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持久性有机污染物(如多氯联苯(PCBs)、滴滴涕、六氯苯等),不仅具有高毒性,而且具有生物富集性。因此,给生态环境及人类健康带来极大的危害,是目前环境污染面临的重大问题之一。基于金、银等贵金属纳米结构的表面增强拉曼散射(SERS)效应检测技术,由于具有高灵敏度、指纹识别以及快速等特点,因此在持久性有机污染物的快速痕量检测方面具有潜在的应用前景。本文以SERS技术检测PCBs所要求的高活性纳米结构衬底为目标导向,利用电化学方法在不同衬底(铝片、硅片、导电玻璃)上制备了具有SERS活性高、信号均匀的金、银等纳米结构及其阵列。对金、银纳米结构的可控生长进行了探讨,并对其SERS增强机制进行了分析,为用SERS技术快速检测痕量污染物奠定了敏感材料基础。 本论文的主要研究内容和创新点如下: 1.利用置换反应方法,在铝片上制备了大面积分布均匀的银微米片结构。通过进一步调控生长条件,在银微米片的边缘部位二次生长了银纳米花簇。拉曼测试表明,这种银的微纳结构具有较高的SERS活性,对PCB-77具有较强的SERS敏感性。 2.利用原电池反应的方法,在硅片上生长了大面积的银纳米片组装薄膜。同时结合光学刻蚀微纳加工技术实现了对银的生长位点的控制,进而在硅片表面实现了规则的银纳米片阵列的可控构筑。拉曼分析表明,这种银纳米片组装薄膜不仅具有较强的SERS效应,而且其Raman信号具有一定的重复性。采用该纳米片组装薄膜作为SERS衬底,在实验室配置的溶液中,实现了对PCB-77的10-5M快速识别。 3.利用原电池反应原理,在导电玻璃上制备了分布均匀的银纳米片组装结构。通过控制成核位点的分布位置与密度,实现了具有不同几何形貌的纳米片组装结构。同时,结合光刻微纳加工技术,调控异质成核位点的密度与位置,在ITO表面构筑了具有不同形貌、高度规则的纳米片组装结构阵列。SERS分析表明,这些银纳米片组装结构的SERS活性高、信号重复性好。用该纳米片组装结构作为SERS衬底,在实验室配置的溶液中,实现了对PCB-77的5×10-7M的快速识别。 4.利用原电池反应方法,制备了均匀的金纳米颗粒。通过引入盐桥,用亚铁离子作为原电池中的负极,在导电玻璃上生长了大面积、均匀的金纳米颗粒。然后,在这些金纳米颗粒表面沉积银,有效地提高了衬底的SERS活性。这些衬底不仅对R6G具有高好的敏感性,而且10-5M的PCB-77也具有较敏感的SERS响应。