基于“热点”效应的银基复合SERS基底的构筑及应用研究

发布时间：2020-12-17 23:27

　　表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman Scattering,SERS）因其具有检测灵敏度高、特异性强、应用条件温和、且可提供分子指纹图谱等独特优势,在医学诊断、环境监测、食品药品监管等众多领域受到了人们广泛关注。为满足日益增长的各类高灵敏分析检测需求,设计并构筑具有高密度热点的功能型SERS基底逐渐成为该领域的核心及研究热点。本文以构建高密度热点为中心,构筑了三类基于不同载体的Ag基复合SERS基底,实现目标分子的快速、高灵敏检测,并有望为SERS基底的实用化提供新选择。论文主要研究内容如下:（1）利用水热合成法成功制备出具有分枝结构的CuO刺球,随后在其表面负载高密度的AgNPs,从而得到刺球状Ag基CuO复合SERS基底。初步探讨了水热反应温度、反应时间及原料配比等对该Ag基SERS基底拉曼增强特性的影响,研究了其对苏丹III等非法添加剂的原位快速检测,拓展了复合SERS基底在食品安全、环境监测等领域的潜在应用。研究结果表明,该复合SERS基底在分析应用中表现出较高的灵敏度、较低的检测极限（LOD为10^-1414 M）,且基底均一性高... 

【文章来源】：西安石油大学陕西省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

拉曼散射量子跃迁示意图

振（LocalizedSurfacePlasmonResonance，LSPR）效应，引起局域电场强度极大的增强，位于增强电场区域内的待测分子的拉曼散射信号将大幅度提升，其综合增强效应与E4约成正比。该机理对拉曼散射信号的增强做的贡献十分重要，其增强倍数可达106-1012倍，已经获得了普遍的认可和应用。但不是所有的金属在激光的激发下可以使待测分子局域电磁场增强，目前，仅有贵金属Ag、Au、Cu及一部分碱金属可以产生表面等离子共振效应，其增强效果不仅受金属本身的性质、表面粗糙度、颗粒尺寸形貌的影响，而且入射光子能量也会造成影响。图1-2金属表面等离子体共振模型除了具有代表性的表面等离子体共振模型，避雷针效应[7]、镜像场效应[8]也被用来解释SERS现象。

琋2分子和CO分子的拉曼效果存在较大的差异，实验结果表明CO的增强因子比N2高出200倍。该现象对增强机制提出了一个新的问题，除了电磁增强效应外，不同的探针分子和基底表面存在某种相互作用对拉曼增强造成了影响，进而提出了化学增强模型（CM）。化学增强模型是主要是研究吸附在SERS基底和其表面探针分子之间，通过吸附或键合作用形成新的化合物，由此处于一种新的激发态。当受到特定入射激光的照射时，将发生电荷转移，即电子跃迁引起探针分子极化率增大，也随即增大了拉曼散射截面，进而使得散射信号较大提升（增强原理如图1-3）。研究表明，化学增强的贡献比电磁增强小很多，其增强能力一般在10-103内[9]。此外，化学增强属于短程作用，主要作用于埃米级范围内，且要求分子直接吸附于基底表面，分子远离基底表面，将导致SERS信号逐渐衰减。图1-3电荷转移机理图总的来看，SERS效应的增强机制十分复杂，通常是两种增强机制同时存在，共同实现SERS基底的整体增强。其中，电磁增强在SERS增强机制中占主导地位，但也不能忽略化学增强的贡献。1.2.3表面增强拉曼散射的特点SERS技术作为拉曼光谱的一种进阶，不仅继承了拉曼光谱的优点还具有其独特的


本文编号：2922897