表面增强拉曼光谱（SERS）作为一种超高灵敏度的痕量检测工具在诸多领域有着广泛的应用前景。SERS应用的关键是构筑高性能的基底（芯片）。在基底制备方面,低成本、耗时短、量产制备具有高SERS活性和信号均匀性的基底一直是研究人员努力的目标。在应用方面,SERS一般只适用于检测拥有较大的固有拉曼散射截面且吸附在基底表面的分子。对于拉曼活性低并且流动性高的气态小分子,很难利用SERS直接进行检测以及研究其与基底表面的相互作用。另外,由于SERS的超灵敏传感特性,基底上“热点”的强度和测量条件的轻微变化会导致获得的信号产生巨大波动,造成SERS很难进行精确的定量分析。本论文针对以上SERS应用中高性能基底的制备、气态小分子的检测与研究以及SERS定量分析问题,围绕着SERS基底设计和制备并探究其应用性能进行展开。本论文取得的创新性成果如下:（1）基于溶剂法,获得Au/CuS花状微/纳结构颗粒薄膜SERS基底,实现了高灵敏、高稳定及可重复SERS检测。该微/纳结构颗粒由表面弯曲且相互交联的CuS纳米花瓣构成,其表面负载了高密度呈径向分布的Au纳米针尖。通过组装构筑了 SERS基底,可检测出低于10-10 M的罗丹明6G（R6G）分子,其计算增强因子达到107。特别适用于与手持式拉曼光谱仪相结合进行实际现场检测,展示出很好的信号再现性（RSD＜5%）。此外,基底表面吸附的分析物,可以通过光照进行降解,实现SERS基底的完美再生。（2）基于液相激光烧蚀法,获得PbO纳米片/Au纳米颗粒薄膜复合SERS基底,实现对H2S气体的超灵敏检测。该复合SERS基底中的PbO纳米片可以有效的捕获气态H2S分子并且诱导纳米片原位转变成PbS纳米片,通过监测暴露H2S气体前后基底的SERS信号变化,实现了基于SERS快速检测痕量H2S气体。其对H2S的响应时间小于10 s,且检测极限浓度低于1 ppb。此外,这种复合SERS基底可在使用后通过加热回收使用。这一工作为高效检测痕量气态H2S提供了可再生的SERS基底。（3）基于硅内标定量策略,设计了镀银硅纳米锥阵列基底,建立了现场定量SERS。通过在胶体球模板辅助刻蚀诱导的Si纳米锥阵列上沉积Ag制备了结构均匀且有序的镀银硅纳米锥阵列。该基底中Ag层下方的Si拉曼信号与基底表面吸附的分析物的拉曼信号可以随测量参数的波动同步响应,并且用Si拉曼信号归一化后可以很好地消除测量信号的波动,实现高度可重复的测量（信号波动＜5%）和准确的定量SERS分析。并以4-氨基苯硫酚（4-ATP）、结晶紫（CV）和R6G作为典型分析物证明了该策略的有效性。这一工作为实际样品的现场检测提供了一种实用基底和可靠的定量SERS策略。（4）基于Au/Si纳米锥阵列基底,揭示了大气环境下NO2在Au表面分子演化规律。根据光谱测量发现,在大气环境中当NO2与Au表面接触时,会在表面迅速形成化学吸附的NO2,在经历几分钟的诱导期后,化学吸附的NO2会演化为NO[Au（NO3）4]。随后,生成的NO[Au（NO3）4]会通过热解或潮解分解成O2、NO、吸附的NO2、-OH以及HNO3。根据DFT模拟计算和测量光谱,详细阐述了 Au表面上NO2的分子演化过程。这一工作提供了NO2在Au表面分子演化的光谱证据,加深了对NO2与金属相互作用的理解。