大面积柔性表面增强拉曼散射衬底的制备及其物性研究

发布时间：2018-04-09 22:24

  本文选题：蝉翅　切入点：表面增强拉曼(SERS)　出处：《北京化工大学》2014年硕士论文

【摘要】：拉曼散射效应的研究,最初是由印度的科学家发现的一种可以用来有效反映待测分子的结构特征信息的分析技术,但研究发现,在通过其散射后观察所得到的信号强度非常的弱,这一缺点曾经一度的限制了该效应在实际的检测分析方面的应用。相反,利用表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS)技术检测之时,基于基底金属表面的粗糙化的结构特征,其分子信号的增强效果往往可以达到常规拉曼的106倍左右甚至更高,而且,它在检测过程中所具有的对待测的物质的非破坏性及高效的优良性能,使得表面增强拉曼散射效应在发现以来得以应用于众多的科学领域。 在近几年的研究发展中,拉曼活性基底的制备一直以来备受研究者的重视,高效稳定的拉曼活性基底对于分子检测的过程起着至关重要的作用。它往往需要具有一定规律有序的粗糙性结构才更能有利于测试过程中分子信号的增强。而通过生物学家等的研究发现,自然界中,各种动植物通过长时间的自然选择,逐渐进化出用以更好的适应自然环境变化的各种优良的特性,这些特征不仅仅与其表面的构成成分密切相关,而且也与其表面所具有的微观结构具有着一定程度上的联系。如人们通过利用扫描电镜对蝉翅表面进行观察研究时发现,蝉翅的表面覆有均匀有序的乳状突起结构,这一结构特征由于与其表面的相关性能有着密切的联系,在仿生材料的研究方面已备受关注。 鉴于此,基于蝉翅表面所具有的这一均一的粗糙性结构正好满足了拉曼活性基底的特点,再加之其表面的超疏水性能有利于浓缩待测分子的浓度,本论文拟采用蝉翅这一天然的绿色生物材料,来进行表面增强拉曼基底的制备,以期望最大限度的简化目前表面增强拉曼基底制备过程的复杂性及制备昂贵的缺点,并进一步提高待测物质检测下限,由此建立一种绿色、简便的且价格低廉的基底制备方法。通过对所制备的基底进行相关的性能测试,及应用性试验,鉴定了此基底的可应用性,同时也进一步探讨了表面增强拉曼效应的增强机理等。本文主要的研究内容可以概括为以下五个部分： 一：构建了均一的、有序的银／蝉翅(Ag/cicada wing) SERS活性基底。利用蝉翅表面本身所具有的周期性的纳米乳突结构,通过化学还原法,进行相应的实验条件控制后,在蝉翅表面的乳突上原位生长得到银纳米颗粒(Ag NPs),从而得到具有3D有序结构的SERS活性基底。并利用场发射扫描电子显微镜(Field emission scanning electron microscope, FESEM),X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS),X射线衍射仪(X-ray Diffraction, XRD),接触角测量仪(OCA20machine)等设备对所制备的基底进行了相应的结构及表面疏水性的表征。 二：采用了系列浓度的罗丹明6G作为待测的分子,对制备得到的银／蝉翅活性基底进行了SERS增强效果、重复性、定量性、均一性等的表征。分析确定了制备基底在应用方面具备的优势。 三：利用时域有限差分方法(Finite Difference Time Domain,FDTD)模拟分析银/蝉翅活性基底的增强原理。通过模拟计算结果,讨论了基底上热点的分布情况,及其对基底增强效果的作用。 四：采用银/蝉翅活性基底,对农药福美双分子进行了浓度梯度测试,分析了该基底在低浓度农药残留物检测方面的优势。 五：针对银/蝉翅活性基底的优良特性,利用其进行了革兰氏阳性菌,革兰氏阴性菌,三磷酸腺苷(adenosine5'-triphosphate, ATP)及二磷酸腺苷(adenosine5'-diphosphate, ADP)方面的分析检测。探讨了此基底在生物检测方面的应用前景及效果。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R943

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨武英;孙远明;周杨;吴民富;;快速检测技术在果蔬食品安全控制上的研究应用进展[J];安徽农业科学;2012年01期

2 付亚波;陈强;葛袁静;;等离子体制备低表面能薄膜性能研究[J];北京理工大学学报;2005年S1期

3 付亚波;陈强;张跃飞;张广秋;;用CF_4等离子体制备无水胶印版材斥墨层[J];北京印刷学院学报;2006年01期

4 路晓;管自生;;自清洁仿生表面的湿润性及其制备的进展[J];材料导报;2006年06期

5 章媛媛;尉霞;刘玉章;;超细纤维拒水拒油织物的研制和整理研究[J];产业用纺织品;2012年02期

6 赵燕丽;许岩;张立钢;杨秀芹;邵美丽;;肉中两种致病菌的双重PCR检测方法的建立[J];东北农业大学学报;2010年12期

7 路艳华;王漓江;刘治梅;郝旭;;纳米材料在功能纺织品方面的应用及研究进展[J];辽东学院学报(自然科学版);2008年02期

8 周莉;钟庆东;杭建忠;施利毅;袁理;郦希;;卷材涂料研究进展[J];腐蚀与防护;2006年05期

9 李淑华,刘兆锋,胡盼盼;涤纶织物防水透湿与拒水拒油整理的发展[J];纺织学报;2003年05期

10 尉霞,顾振亚,范立红,刘娜,刘尚楠;超细纤维仿荷叶织物的研究[J];纺织学报;2005年05期

相关会议论文 前10条

1 王尚美;;纳米三防整理的原理与实践[A];第四届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2004年

2 付亚波;陈强;葛袁静;;等离子体制备低表面能薄膜性能研究[A];中国物理学会静电专业委员会第十二届学术年会论文集[C];2005年

3 李淑华;;涤纶织物的防水透湿及拒水拒油整理发展概况[A];第六届全国印染后整理学术研讨会论文集[C];2005年

4 张静娴;姚朝晖;郝鹏飞;傅承诵;南豆;韦进全;;复合超疏水表面制备及其上液滴运动特性研究[A];第九届全国实验流体力学学术会议论文集（上册）[C];2013年

5 刘洪涛;汪雪梅;纪洪敏;葛世荣;;Ni基纳米复合电刷镀法制备仿荷叶超疏水表面的研究[A];第十一届全国摩擦学大会论文集[C];2013年

6 王雪;金剑;;用聚合-溶解-析出法制备强疏水性聚酯[A];中国科协2014海峡两岸超仿棉加工技术应用研究青年科学家研讨会论文集[C];2014年

7 马润恬;郭昊;杨武;;一种新型仿生—再造超疏水表面的制备与表征[A];甘肃省化学会第二十八届年会暨第十届中学化学教学经验交流会论文集[C];2013年

8 于全耀;曾志翔;赵文杰;李明华;乌学东;薛群基;;超疏水粘附Ni-Cu-P合金镀层的一步电沉积法制备及其力学性能研究[A];第九届全国表面工程大会暨第四届全国青年表面工程论坛论文集[C];2012年

9 刘丹;贾琼;;聚合物整体柱微萃取与高效液相色谱联用检测磷酸腺苷[A];第十届全国生物医药色谱及相关技术学术交流会论文集[C];2014年

10 李房;杜淼;郑强;;气相二氧化硅纳米粒子/有机硅复合制备透明超疏水涂层[A];创新驱动发展——2014新材料学术论坛学术论文集[C];2014年

相关博士学位论文 前10条

1 王淑杰;典型生物非光滑表面形态特征及其脱附功能特性研究[D];吉林大学;2006年

2 尉霞;超拒水、防紫外功能型织物的研究[D];天津工业大学;2006年

3 张俊;含氟丙烯酸酯对真丝的改性研究[D];苏州大学;2009年

4 李峥嵘;新型含全氟烷基多功能整理剂的设计、合成及其在纯棉织物上的应用[D];华南理工大学;2012年

5 杨敏;基于荧光分子印迹材料与表面增强拉曼基底对五氯酚的检测[D];山东大学;2013年

6 郑军;聚合物化学性质和表面拓扑结构对内皮细胞黏附的影响[D];武汉理工大学;2013年

7 艾尔法;基于多光束干涉的激光仿生加工[D];吉林大学;2013年

8 范欣;聚合物/SiO_2草莓型复合粒子的制备及其在梯度润湿表面中的应用[D];华南理工大学;2013年

9 牛林;聚丙烯酸酯类可再分散乳胶粉的制备与应用研究[D];华南理工大学;2013年

10 王新亮;石油储层微通道纳米颗粒吸附法双重减阻机制研究[D];上海大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 席君兰;有机/无机纳米导电复合材料的制备、表征和应用[D];河南师范大学;2010年

2 王文娟;食源性致病菌多重PCR检测试剂盒的研制与应用[D];山东农业大学;2011年

3 韩玉花;基于金包覆磁性纳米粒子的电位型免疫传感器的研究[D];辽宁师范大学;2011年

4 陈晓艳;梯级导湿针织面料的上机工艺及其湿舒适性研究[D];武汉纺织大学;2010年

5 周继根;超双疏表面的制备及其润湿性研究[D];青岛理工大学;2010年

6 王明珠;基于纳米材料信号放大的电化学DNA生物传感器的制备[D];安徽师范大学;2011年

7 武卫影;多重PCR快速检测乳品中三种病原菌方法研究[D];河北农业大学;2012年

8 李丁玲;多重PCR检测食源性致病菌的研究[D];河北农业大学;2012年

9 张晓莉;TiO_2溶胶的制备及其在棉织物上的应用研究[D];东华大学;2004年

10 雷勇;壳聚糖棒材的表面改性及其生物学评价[D];浙江大学;2005年

，

本文编号：1728443