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基于毛细管的SERS活性基底研究

陈晋  
【摘要】:表面增强拉曼光谱(SERS)是一种新兴的检测手段,由于其可以实现超低浓度甚至是单分子的检测,近年来在生物、化学等领域得到了越来越广泛的应用。因此,对SERS的研究成了科学领域的的热点,包括理论和基底材料的合成两个方面,对SERS进行了大量的研究。在机理方面包括电磁场增强和化学增强两个理论得到广泛认可。在基底材料方面,从拓宽SERS活性材料,制备高重复性、高灵敏度、高稳定性的基底,到多功能SERS基底的研究都进行了不断地、深入地研究,也取得了丰硕的研究成果。人们不再局限于将SERS活性材料滴加在玻璃片或硅片上来应用,而是极大地拓展了SERS基底的负载物,这包括金属及其氧化物、纸质SERS基底、毛细管等。正是有关于SERS研究的不断进步,推动了SERS在各个领域的应用。 近年来,由于SERS基底在实际应用中遇到了很多问题:例如现场使用问题、携带和保存问题、取样复杂需要借助其他辅助工具等。针对以上系列问题,本文提出了基于毛细管的毛细作用,在毛细管内壁构建SERS活性基底,制备出具有自取样功能的SERS基底,利用光纤导入的SERS检测技术实现对待测物的快速、现场识别等功能。具体研究内容如下: 一、用柠檬酸钠还原法合成贵金属纳米颗粒,通过在毛细管内壁修饰上3-氨基丙基-三甲氧基硅烷,使其内壁氨基化,提供与贵金属纳米颗粒结合的位点,再将经离心处理贵金属的溶胶“吸入”毛细管后,即可得到理想的SERS基底。在上述实验设计基础上,分别研究了金溶胶浓度、修饰时间等参数对SERS基底形貌和结构的影响。由于这种修饰在毛细管内壁的SERS基底,既可以作为取样器又具有SERS活性,便于保存和使用,特别在现场检测方面具有独到之处。 二、针对目前SERS基底大都是一次性的。在上一章研究的基础之上,我们试图研究多次使用的毛细管SERS基底。首先在玻璃片上合成出TiO2阵列,并在TiO2阵列上面修饰Ag纳米颗粒。优化材料合成条件,研究SERS基底的性能与结构的关系,包括其SERS增强效果以及光催化降解功能、得出两者兼顾的最佳条件。为下一步工作做铺垫。 三、将上一章的研究思路嫁接到毛细管上。在毛细管内壁修饰上TiO2阵列,在阵列上构筑贵金属纳米颗粒,并比较在平面和曲面上参数条件的异同,优化实验条件。并且对其SERS性能、催化效果进行细致的研究,并考察了该SERS基底的实际检测应用。


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