基于“热点”效应的银基复合SERS基底的构筑及应用研究

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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、检测结果重现性好(RSD<8%)。(2)酸性条件,以APS为氧化剂合成了导电性能良好的聚合物PANI骨架。利用PANI骨架自身的还原特性原位还原硝酸银溶液,进而获得热点密度较高的Ag基PANI复合SERS基底。系统研究银离子浓度对所制得的Ag基复合SERS基底增强性能的影响。综合讨论了该Ag基SERS基底对CV的检测灵敏度及可重现性(LOD为10-1212 M),且在实际应用中,该增强基底实现了苏丹III的快速、高灵敏检测,其检测极限低至10-88 M。(3)基于VLS生长机制,利用PECVD法成功构筑出针尖状Si纳米线。系统研究了沉积温度、催化剂种类及沉积时间对针尖状Si纳米线形貌的影响,初步探究了Si纳米线的针尖生长机制,为各类针型半导体纳米线、针尖SERS基底的设计与构筑提供了新思路。利用针尖状Si纳米线自身的还原性,实现了纳米线表面AgNPs的高密度负载。所构筑的Ag基Si针尖复合SERS基底对苏丹I、苏丹II展现出较高的检测灵敏度和较低的检测极限(1×10-10、5×10-10 M)。
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