基于金属纳米结构的SERS检测技术研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Ivy1234
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持久性有机污染物多氯联苯高效、快速检测对环境中多氯联苯的实时监控具有非常重要的意义。SERS光谱具有一系列优异的优势有望成为多氯联苯低成本、快速、在线检测的重要工具。本文研究了SERS光谱应用于多氯联苯检测的若干关键问题,论文主要研究工作如下:   论文首先以球形纳米粒子在均匀静电场下的偶极子模型为切入点,利用拉普拉斯方程详细推导了球内和球外电场的表达式,结合金、银等贵金属介电函数的特点阐明了LSPR效应的基本理论。在此基础上,引入了SERS增强因子的表达式,分析了SERS效应的距离和波长的依赖性。研究了三种不同形貌金属纳米结构的LSPR特性和SERS增强效果。从粒子的尺寸、形状、粒子间耦合等因素对三种结构不同的LSPR光谱特征进行了分析。研究了三种不同形貌的金属纳米结构的SERS增强效果,发现“球壳”结构、“球加片”结构、和“树枝状”结构都有SERS增强效应,对这三种结构产生SERS效应的原因进行了分析。在此基础上,合理选取适合多氯联苯检测的纳米结构和激发条件,实现了两种多氯联苯分子PCB-77和PCB-20的SERS光谱检测,但PCB-20分子的SERS特征峰的信噪比低。于是利用癸烷硫醇分子对纳米结构表面进行功能化修饰,研究了癸烷硫醇分子在纳米结构表面的吸附行为,进而确定最佳修饰时间,极大地提高了PCB-20的SERS光谱特征峰的强度。
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