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表面增强拉曼散射光谱(SERS)作为一种高灵敏的分析检测光谱,在很多领域都有着广泛的应用。多年来,SERS基底的制备主要集中在贵金属材料,但贵金属具有化学性质不稳定、成本高、生物相容性低等缺点,制约了其在SERS领域的推广应用。近年来,大量研究表明半导体材料也具有一定的SERS活性,半导体材料丰富的组成、优良的结构可调控性以及更为稳定的物化性质,有效拓宽了SERS基底的应用范围。但该类基底长久以来受困于极低的灵敏度,发展严重受阻。基于此,本论文制备了三种类型的半导体SERS基底,分别从选择性、回收再生性以及灵敏性三个方面对半导体SERS性能进行了优化调控,具体研究内容及结果如下: (1)以亚甲基蓝(MB)分子为目标检测物,采用分子印迹技术,先在硅烷化的MoO3表面包覆一层含有MB分子的聚合物,再利用MoO3半导体的光催化性能,光照下将MB分子降解除去,得到氧化钼@印迹聚合物(MoO3@MIPs)。由于在MoO3表面留有MB分子的印迹位点,该基底在检测含有结晶紫(CV)和MB的混合溶液时表现出对MB分子的选择性检测。 (2)以Fe3O4为核,通过简单的溶胶凝胶法和超声刻蚀法制备了具有yolk-shell结构的Fe3O4@void@CeO2复合纳米粒子。一方面,该纳米粒子由于其特殊的yolk-shell结构使得拉曼的激光可以在其内部进行多次散射,增强了拉曼散射作用;另一方面,空腔具有富集作用,可起到浓缩探针分子的作用。制备的Fe3O4@void@CeO2材料在SERS检测中表现出显著增强的灵敏度。此外,Fe3O4@void@CeO2纳米粒子具有磁性以及光催化性能,因而在外加磁场和模拟太阳光的条件下,可以迅速从溶液中分离并实现SERS基底的循环利用。 (3)以四氟化钛为钛源,氟化钠为晶面调节剂,利用简单的水热法制备了同时暴露{101}和{001}面的单晶粒子。通过控制氟化钠的浓度调控{101}和{001}面的晶面比,研究了具有不同晶面比的单晶粒子的SERS检测性能。结果表明单晶粒子的活性皆优于商品化的P25粒子,且SERS活性与晶面比密切相关。当二氧化钛单晶的{101}和{001}晶面比为0.89时,SERS检测灵敏度最佳。通过吸附实验及电化学阻抗实验对单晶粒子晶面依赖的SERS增强机制进行了分析讨论。该研究首次提出通过调控半导体的暴露晶面来提高基底和分子之间的电荷转移效率,极大丰富了半导体基底SERS的增强理论。