磁性氧化铁/贵金属复合材料的制备及在SERS基底中的应用

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表面增强拉曼光谱由于拥有较高的灵敏度,能在单分子水平上提供物质的特征指纹峰,可以实现快速无损测定分析物等特点,在医药卫生,污染物监测,食物安全等领域受到普遍的关注。SERS活性基底的制备已经是相关研究领域的热点之一。然而,SERS基底的聚集状态难于控制,直接影响其SERS性能的可重现性和稳定性。磁性氧化铁/贵金属复合材料由于包含磁性和等离子共振性能,在传感,成像,催化以及药物释放等领域得到了广泛研究。同时,磁性氧化铁/贵金属复合材料由于能够磁场控制组装贵金属纳米结构,从而可以形成大量SERS活性热点,能够作为优良的SERS活性基底。本文根据电磁场增强机制,以特定形状的磁性氧化铁作为稳定模板可以制备出优良SERS基底的研究思路,合成并表征了 Fe3O4@SiO2@Ag纳米纺锤体;基于TiO2材料和介孔结构存在的优异性能,制备了 Fe3O4@mTiO2@Ag纳米复合材料。本文具体包含以下内容:第一章,首先系统介绍了纳米氧化铁的磁学性质、合成方法及相关应用。然后,阐述了 SERS的研究历史、增强机制、基底进展以及应用进展。最后,概述了当前磁性SERS基底的研究进展。第二章,首先合成β-FeOOH纳米纺锤体,在包覆10nm厚的SiO2层后,将其在氢气气氛下还原成Fe3O4@SiO2纳米纺锤体,再用正丁胺原位还原生长Ag纳米颗粒层,成功制备了 Fe3O4@SiO2@Ag纳米纺锤体。FDTD模拟结果显示纳米纺锤体尖端部分具有较强的等离子共振性能。实验结果表明其在磁聚集状态下具有良好且稳定的SERS性能,可用于无标记痕量检测农药福美双。第三章,合成了单核和多核的Fe3O4@TiO2,并对Fe3O4@TiO2水热处理使得TiO2介孔化,再对单核的Fe3O4@mTiO2原位生长大量Ag纳米颗粒。并且在磁聚集状态下Fe3O4@mTiO2@Ag具有优良的SERS性能。最后,对本论文的工作进行了总结与展望。
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