聚吡咯/银纳米复合材料的制备及SERS研究

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表面增强拉曼散射(SERS)是检测吸附在金属纳米结构表面的化学或生物分子所用的超灵敏振动光谱技术,极大地扩展了标准拉曼光谱技术的作用。自从20世纪七十年代被发现以来,SERS已经被应用于许多分析领域,尤其是生物化学和生命科学领域。最突出的应用是吸附在金属SERS活性基底上的不同分子的直接检测,并依据分析物增强的拉曼光谱可以同时获得定性和定量信息。聚吡咯是自被发现以来被研究的最多的一种导电聚合物,这是因为吡咯单体价廉易得、易被氧化,并且水溶性好。再加上聚吡咯具有氧化还原能力好和电学导电性高等优势,聚吡咯被证明是在电池、超级电容器、电化学/生物传感器、导电纺织品和面料、机械制动器、电磁干扰(EMI)屏蔽、抗静电涂料和药物传输领域中最有应用前景的导电聚合物之一。制备聚吡咯膜的方法有很多,但一直以来,电化学氧化聚合是最受欢迎和最有效的制备方法。因为该方法不需要氧化剂,得到的聚吡咯能自发地在电极上形成一层均匀有序的膜。本文以聚吡咯为还原剂和载体,通过调控实验条件,可控制备可用于SERS领域的聚吡咯/银纳米复合材料,以SEM、XRD等手段表征复合材料的微观形貌及晶体结构,并选用不同分子为待测物,研究复合材料的SERS性能。实验中首先选用不同的电极,在添加不同种类有机酸的吡咯电解液中,调控聚合时间可以得到形貌不同的掺杂的聚吡咯膜。将导电玻璃电极上得到的苹果酸掺杂的聚吡咯膜与1.0mol/L AgNO3溶液混合,在膜的表面可以得到均匀的完全覆盖聚吡咯膜的Ag纳米棒,并且可以检测出浓度为10-7mol/L4-对巯基苯甲酸(4-MBA)的增强的拉曼峰。1.0mol/L AgNO3溶液中,在不锈钢片上得到的磺基水杨酸掺杂的聚吡咯膜表面得到的Ag纳米结构是Ag微米球,对4-MBA的检测灵敏度可以达到10-9mol/L。氨水可以极大地提高PPy膜还原性,是Ag+在其表面快速结晶。将用氨水处理过的磺基水杨酸掺杂的聚吡咯膜与添加扁桃酸的0.1mol/L AgNO3溶液反应10min在膜表面得到的覆盖完全的Ag纳米结构,可以检测出0.2ppm亚甲基蓝(MB)的增强的拉曼峰,同时,该基底被证明是一种极具应用前景的可再循环使用的SERS活性基底。
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