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表面增强拉曼散射(SERS)效应因其在分子检测、反应动力学、生物传感器、炸药检测和艺术保存等方面的广泛应用而引起人们的广泛关注。但是随着时代的进步,对生产生活的要求也在不断提高,SERS基底也在不断的改进。主要有两种机制对SERS效应起作用:第一种是在粗糙的贵金属表面(如银或金)上的等离子体共振产生的电磁增强机制。在这种情况下,入射光被用来激发金属基底的表面等离子体,从而产生一个强大的局部电场,能够与分子相互作用而增强拉曼信号。第二种机制是用于化学吸附在过渡金属或者过渡金属氧化物表面上的探针分子的化学增强机制。虽然目前大量报道贵金属材料作为优异灵敏度的电磁增强SERS基底,但是其价格昂贵,稳定性差、生物相容性差、可重复性差,使贵金属作为SERS基底的发展在很大程度上受到它们的限制。过渡金属氧化物作为典型的化学增强SERS基底,由于其来源广泛,价格低廉且稳定性好等优势,在SERS检测方面的应用引起了研究者的广泛关注。但是由于过渡金属氧化物在SERS检测中不能产生大量的“热点”而灵敏度低,使其作为基底的利用效果明显降低。因此本文通过对过渡金属氧化物进行各种优化方法来改善SERS基底材料的SERS性能。其中包括形貌调控,复合碳点、制造缺氧化合物或者贵金属掺杂等。论文的主要研究内容和结果如下: 1.首先利用比较成熟的St(o)ber方法制备200-300nm的SiO2小球、。然后再通过化学沉积的方式在SiO2小球表面包覆一层薄薄的TiO2前驱体并在马弗炉中煅烧得到组成为核壳SiO2@TiO2(锐钛矿型)纳米复合球且前者表面较光滑,后者表面则较粗糙。运用NH4F刻蚀SiO2内核使其体积减小从而形成一个理想的空腔制备成蛋黄壳的结构SiO2@TiO2纳米球,最后再在蛋黄结构的表面通过静电吸附作用修饰上适量CDs制备蛋黄壳SiO2@TiO2/CDs纳米球。通过SERS性能测试发现不同的产物作为SERS基底时,蛋黄壳SiO2@TiO2/CDs纳米球在检测1×10-5M R6G时的SERS信号最强,并且可以实现对R6G的SERS信号检测极限达到6×10-8M。另外,制得的蛋黄壳SiO2@TiO2/CDs纳米球作DNP降解的催化剂,可大大缩短反应时间到120min,并在模拟太阳光照射下展现出对DNP(2,4-二硝基苯酚)约83%的高降解效率,表明CDs的修饰作用和蛋黄壳的特有结构改善了TiO2材料的SERS性能和催化能力。 2.通过简单地一锅溶剂热方法,由Cu2+与均苯三甲酸反应配位合成Cu-MOF材料。在300℃下将Cu-MOF逐步在不同的气体中煅烧,制备形貌保持不变、组成不同的SERS基底材料。发现在300℃Ar和air下煅烧后的产物是多孔正八面体状的CuO,且实验证明没有碳和其他物质存在;随之上述产物在300℃H2-Ar混合气煅烧后产物为多孔正八面体Cu2O,形貌依然规整。通过SERS性能测试发现,在对染料分子和有机物质检测中多孔正八面体Cu2O的检测信号远高于300℃Ar-air下煅烧后的产物CuO。制备的多孔正八面体Cu2O还对富含巯基的检测物具有更敏感的检测效果,可以对4-巯基吡咯的检测极限达到5×10-10M。最终制备的多孔正八面体Cu2O的SERS性能也优于单纯的Cu2O,说明多孑孔正八面体结构的Cu2O改善了基底材料的SERS性能。 3.发展了一种新的策略,将制备的Cu2O纳米微球作为模板和还原剂,不添加任何还原剂和表面活性剂制备了均匀的FERRERO ROCHER巧克力状Cu2O@Ag(FRC-Cu2O@Ag)微米复合球。经过一系列的SERS性能测试发现,在包覆量Ag∶Cu的摩尔比为1∶1、且Cu2O有部分裸露时的SERS增强效果最佳,可能这是因为复合物中Ag与Cu的摩尔比为1∶1时作为基底在SERS增强过程中同时提供了Cu2O的化学增强和Ag的物理增强。随之,4-巯基苯甲酸作为探针分子检测复合基底的SERS性能时发现FRC-Cu2O@Ag纳米复合球基底的信号显著增强可以达到1×10-11M具有优异的SERS性能。另外,将此SERS基底材料应用于果蔬的农药福美双的残留检测也达到了比较理想的结果。