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二维SnSe_2纳米材料表面增强拉曼散射效应物理性质的研究

石颖  
【摘要】:自从石墨烯被证明可以作为较好的表面增强拉曼散射基底(SERS)后,拥有较大比表面积的二维层状材料成为SERS基底研究的有利候选者,并丰富了SERS的实际应用。在本论文中我们选择二硒化锡(SnSe_2)作为SERS的基底。SnSe_2是一种具有类似于二硫化钼层状结构的二维层状半导体材料。近几年,由于SnSe_2在各个方面的优异性能,使之成为物理,化学以及材料科学领域的一颗新星。但是,SnSe_2材料在关于SERS的研究仍是一个空白。本论文揭示了SnSe_2作为一种新型的SERS基底,利用拉曼光谱研究分析了其对待测分子的拉曼信号增强程度,并对这一实验现象进一步的探究分析。通过改变激发波长和待测分子的种类以及SnSe_2层数等条件,分别研究其对待测分子拉曼信号增强程度的影响,并分析了产生拉曼增强现象的原因,这主要依赖于SnSe_2和待测分子界面的电荷转移。本论文的主要研究内容包括:(1)讨论了通过机械剥离的方法获得了不同厚度的SnSe_2纳米片,分析SnSe_2的拉曼光谱中随着SnSe_2层数的变化,SnSe_2材料中振动模式E_g和A_(1g)的峰强及峰位的的变化规律,并进一步分析了变化的原因。该研究为鉴别SnSe_2层数提供了更加系统、准确、快捷的方法。(2)讨论了SnSe_2作为SERS基底,对待测分子的拉曼信号增强效果。本实验选择罗丹明6G(R6G)、结晶紫(CV)和亚甲基蓝(MB)作为待测分子,采用溶液侵泡的方法,使待测分子均匀的吸附在制备的单层SnSe_2纳米片SERS基底上。通过实验发现相比于普通的SiO_2/Si基底,待测物的拉曼信号在SnSe_2基底上得到很大的增强,证明了SnSe_2是一种很好的拉曼增强基底,并且其探测极限明显低于其他二维材料拉曼增强基底。(3)为了进一步分析SnSe_2作为SERS基底的增强机制,选取不同厚度的SnSe_2纳米片作为表面增强拉曼散射基底,采用与(2)完全相同的实验方法和实验条件,发现随着纳米片厚度的增加,拉曼增强效果逐渐降低,在纳米片的厚度大约大于30层时,对待测分子的拉曼增强的效果将消失。(4)研究激发波长在表面增强拉曼散射实验中拉曼增强效果的影响。选择不同波段的激发光(325 nm,514.5 nm,632.8 nm),分别对SnSe_2基底上待测分子的拉曼增强效果进行分析。发现在325 nm紫外光作用下,仍然得到了待测分子被增强的拉曼信号。选用325 nm的激光作为激发光源,CV分子作为待测分子,其他实验方法和实验条件与(2)完全相同。经分析证明SnSe_2可以作为紫外光激发的表面增强拉曼散射的基底,并且对325 nm激发光作用下,SnSe_2作为SERS基底时的可重复性和CV溶液的检测极限。分析其有拉曼增强效果的原因主要是依赖于在325 nm紫外光的作用下SnSe_2与待测分子之间的电荷转移。


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