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表面增强拉曼散射(SERS)是一种高效的光谱分析手段,具有灵敏度高、响应速度快、指纹识别等特点,能够快速地反映待测分子的结构信息,在化学、生物以及环境监测等领域具有广阔的应用前景。SERS检测技术的关键是制备具有高SERS活性以及良好信号重复性的基底。本文采用光刻法制备了有序排列的金属锌的阵列,进而在有序排列的锌上生长银纳米树枝晶簇,获得由银纳米树枝晶簇组成的有序阵列,发现该阵列基底的SERS活性较高且信号重复性较好,并能有效识别0.1μM的福美双农药,为快速检测农药残留提供了优良的SERS基底。同时,利用多孔有序阳极氧化铝(AAO)模板,尝试制备银纳米颗粒@聚乙烯醇(PVA)纳米柱有序阵列柔性SERS基底,取得了一些初步结果。 本文的主要研究内容及创新点如下: 1.将光刻工艺同贵金属离子与活泼金属间的伽伐尼置换反应相结合,制备了大面积有序排列的银纳米树枝簇阵列SERS基底。首先,利用光刻工艺在平整的高纯锌片表面覆盖一层带有微孔阵列的光刻胶。然后将加工后的锌片浸入一定配比的AgNO3与柠檬酸的混合溶液中。由于锌片表面微孔的限制,Ag+与Zn之间的伽伐尼置换反应被限定在暴露的锌片范围内,每个微孔内生长出一束独立的银纳米树枝簇。一段时间后取出锌片,用丙酮溶去光刻胶,即可获得期望的银纳米树枝簇阵列SERS基底。这种银纳米树枝簇阵列不仅具有较高的SERS“热点”密度、活性高,而且SERS信号均匀性和重复性较好。实验与理论分析表明,AgNO3中的柠檬酸以及微孔模板的限域作用对形貌均匀的银纳米树枝簇的形成至关重要。进一步的实验发现,采用这种银纳米树枝簇阵列作为SERS基底,能有效识别0.1μM的福美双,为利用基于纳米结构的SERS技术检测农药残留奠定了基底材料基础。 2.提出了一种银(Ag)纳米颗粒修饰的聚乙烯醇(P VA)纳米柱(记为Ag纳米颗粒@PVA纳米柱)有序阵列透明柔性SERS基底的构筑方法,并进行了初步尝试。首先,将高纯铝片在酸性电解液中进行阳极氧化获得多孔有序阳极氧化铝(AAO)模板,然后将PVA溶液均匀涂覆在AAO模板上,待干燥后揭去PVA膜即可获得PVA纳米柱阵列薄膜。利用离子溅射方法在PVA纳米柱上溅射一层Ag纳米颗粒,有望获得Ag纳米颗粒组装的PVA纳米柱阵列透明柔性SERS基底。初步实验发现,这种方法制备工艺简单、成本低廉,所获得的Ag颗粒组装的PVA纳米柱阵列具有较好的SERS活性,有望成为一种高效柔性SERS基底。