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拉曼散射效应是非弹性散射的一种,散射光与入射光间的能量差异揭示了散射介质中分子的振动及转动状态的变化,因此被称为“指纹光谱”,其散射强度较弱限制了拉曼散射的广泛应用,表面增强拉曼散射(SERS)效应使分析物的拉曼散射产生的增强效应,对SERS机理及应用方面的研究得到飞速发展。
在SERS研究中,银的增强效应最佳,因此Ag纳米颗粒的制备以及用于SERS基底的研究显得尤为关键。由于影响SERS增强效果的因素很多,如纳米颗粒的大小、形状、均匀性、间距、基底结构及其可重复性等,使SERS基底一直备受人们关注.目前发现的SERS基底普遍稳定性差、不易再现、制备程序复杂、价格昂贵等,阻碍了SERS在实际生产和生活中的应用。
本文应用两种简单易行的方法制备不同形貌的银纳米颗粒,考察了实验条件对银纳米颗粒形貌的影响;为了提高增强效果,采用硅和特氟纶作为银胶和被测分子的衬底,进一步改善增强效果,完善SERS基底的研究。
本文主要由以下两部分组成:
首先,用水热法和溶剂热法这两种方法制备了银纳米颗粒,在实验过程中,改变实验条件制备了球形、三角形纳米片、多边形银纳米线等几种形状的银纳米颗粒,两种制备方法成本低、反应条件温和,易于实现且所需时间比较短。并应用有限元方法分析了ttt和tts银纳米三棱柱两种结构的电场分布,发现入射光的波长、偏振性质、基底结构等因素都能影响电场分布。
最后,用单晶硅和疏水性特氟纶作为支持基片制备了SERS基底,并对制备的银纳米颗粒进行了SERS研究。单晶硅表面没有经过任何处理,对特氟纶表面进行机械抛光。以罗丹明6G为探测分子对制备的银胶进行SERS光谱检测,研究结果表明,表面粗糙的特氟纶基底的SERS效果比较好,检测限比较高,约为0.5umol/L。同时,所得到的银胶在形状比较均一时增强效果比较明显,如在水/乙醇=5∶3的体系下,增强效果比2∶1时明显。经过稳定性测试分析,发现银胶在常温密闭避光保存的情况下,增强效果能够保持一个月,随时间变长,银胶增强效果逐渐衰减。