石墨烯/磁性納米復(fù)合材料的制備及在SERS傳感中的應(yīng)用
發(fā)布時間：2021-01-04 09:54
在生物傳感、分析化學(xué)、環(huán)境檢測、生物醫(yī)學(xué)等很多領(lǐng)域,對特定分子或物質(zhì)的檢測都十分重要。常見的檢測方法如滴定法、熒光法、分光光度法,成本高耗時久,表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)（SERS）具有超高靈敏、快速準(zhǔn)確等優(yōu)勢,備受廣泛關(guān)注。但SERS信號強(qiáng)度非常弱,需要借助增強(qiáng)基底進(jìn)行信號放大,增強(qiáng)基底的靈敏度是最重要的因素,結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中的不同需求,其他方面的性能也很關(guān)鍵,如基底的穩(wěn)定性、均一性、制作成本、生物兼容性等。傳統(tǒng)SERS增強(qiáng)基底主要利用貴金屬等材料,從電磁場增強(qiáng)機(jī)制出發(fā)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),結(jié)合納米技術(shù)制備出具有“熱點(diǎn)”區(qū)域的納米材料。一直以來,對SERS增強(qiáng)基底制備工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究一直是SERS相關(guān)領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文立足于研究多功能高靈敏度SERS增強(qiáng)基底的制備和性能,主要開展兩個方面:對磁性納米材料Fe3O4@Ag制備工藝進(jìn)行優(yōu)化,運(yùn)用二維材料石墨烯設(shè)計(jì)并制備高效SERS增強(qiáng)基底。具體研究內(nèi)容如下:1、分析目前銀殼磁珠（Fe3O4@Ag）的制備方法和材料性能,提出一種新的制備工藝“聚乙烯亞胺（PEI）輔助...
【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：72 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
瑞利散射和拉曼散射過程示意圖
圖 1.2 SERS 關(guān)鍵詞檢索每年出版的文獻(xiàn)數(shù)和引文數(shù)SERS 的相關(guān)研究和應(yīng)用如火如荼的進(jìn)行著，并在發(fā)展中不斷與其他技術(shù)結(jié)，特別是納米技術(shù)的興起，極大豐富了粗糙表面基底的制備方法，在微納尺度實(shí)現(xiàn)對基底形貌和大小的準(zhǔn)確靈活控制，使多功能復(fù)雜結(jié)構(gòu)基底的研究成為可，極大的推動了 SERS 技術(shù)的深入研究和快速應(yīng)用[9-14]。1.1.4 表面增強(qiáng)拉曼散射的機(jī)理SERS 的機(jī)理[15, 16]問題一直以來都是研究的重點(diǎn)，目前提出了多種解釋模型。據(jù)經(jīng)典電磁理論[16, 17]，分子在外場作用下發(fā)生極化，設(shè)電場分量 E=E0cos ，與電子振動頻率在同一量級。感生偶極矩 P 按照電場 E 級數(shù)展開[18]：(2)其中， 是電子極化率，約 10-40C V-1m2， 是超極化率，約 10-50C V-1m2，是高階秩張量，約為 10-61C V-1m2。感生的偶極矩周期性變化，向外輻射（散射）電磁波，由電磁波輻射方程組
金屬界面與附近的電磁場相互作用會使之被極大激發(fā)光與金屬表面相互作用導(dǎo)致部分區(qū)域內(nèi)被增強(qiáng)；另性分子相互作用產(chǎn)生的拉曼散射光也同樣的得到增強(qiáng)，大提高。有關(guān)電磁場增強(qiáng)的具體解釋主要有三種：表面Effect）[20-24]，避雷針效應(yīng)（Lighting Rod Effect）[25, 26]，其中，以金屬的表面等離子共振模型為代表，目前被主流 機(jī)理中占主導(dǎo)作用，這里主要介紹表面等離子體共振模體共振(Surfae Plasma Resonanee，SPR)模型（如圖 1.3由活動的電子（稱為電子氣），在入射光的照射下，粗發(fā)，當(dāng)入射頻率和等離子體振蕩頻率匹配時，形成表面強(qiáng)的局域電場，在此區(qū)域內(nèi)的入射光和分子的拉曼散射似正比于 E4，這種現(xiàn)象稱為局域表面等離子體共振（L Resonance，LSPR）。LSPR 產(chǎn)生的電場強(qiáng)度與相距表面大作用范圍僅幾納米。在可見光激發(fā)下，具有有效 LSP銀、金、銅以及具有自由電子的堿金屬等。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]AAO為模板軟印模法構(gòu)建大面積高性能SERS基底（英文）[J]. 陳宗強(qiáng),齊繼偉,楊明,孫騫. 南開大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(01)
[2]多功能磁性納米粒的合成、修飾及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用[J]. 杜凱,朱艷紅,徐輝碧,楊祥良. 化學(xué)進(jìn)展. 2011(11)
碩士論文
[1]金屬納米粒子局域電磁增強(qiáng)的數(shù)值模擬研究[D]. 段建民.大連理工大學(xué) 2009
本文編號：2956576
【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：72 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
瑞利散射和拉曼散射過程示意圖
圖 1.2 SERS 關(guān)鍵詞檢索每年出版的文獻(xiàn)數(shù)和引文數(shù)SERS 的相關(guān)研究和應(yīng)用如火如荼的進(jìn)行著，并在發(fā)展中不斷與其他技術(shù)結(jié)，特別是納米技術(shù)的興起，極大豐富了粗糙表面基底的制備方法，在微納尺度實(shí)現(xiàn)對基底形貌和大小的準(zhǔn)確靈活控制，使多功能復(fù)雜結(jié)構(gòu)基底的研究成為可，極大的推動了 SERS 技術(shù)的深入研究和快速應(yīng)用[9-14]。1.1.4 表面增強(qiáng)拉曼散射的機(jī)理SERS 的機(jī)理[15, 16]問題一直以來都是研究的重點(diǎn)，目前提出了多種解釋模型。據(jù)經(jīng)典電磁理論[16, 17]，分子在外場作用下發(fā)生極化，設(shè)電場分量 E=E0cos ，與電子振動頻率在同一量級。感生偶極矩 P 按照電場 E 級數(shù)展開[18]：(2)其中， 是電子極化率，約 10-40C V-1m2， 是超極化率，約 10-50C V-1m2，是高階秩張量，約為 10-61C V-1m2。感生的偶極矩周期性變化，向外輻射（散射）電磁波，由電磁波輻射方程組
金屬界面與附近的電磁場相互作用會使之被極大激發(fā)光與金屬表面相互作用導(dǎo)致部分區(qū)域內(nèi)被增強(qiáng)；另性分子相互作用產(chǎn)生的拉曼散射光也同樣的得到增強(qiáng)，大提高。有關(guān)電磁場增強(qiáng)的具體解釋主要有三種：表面Effect）[20-24]，避雷針效應(yīng)（Lighting Rod Effect）[25, 26]，其中，以金屬的表面等離子共振模型為代表，目前被主流 機(jī)理中占主導(dǎo)作用，這里主要介紹表面等離子體共振模體共振(Surfae Plasma Resonanee，SPR)模型（如圖 1.3由活動的電子（稱為電子氣），在入射光的照射下，粗發(fā)，當(dāng)入射頻率和等離子體振蕩頻率匹配時，形成表面強(qiáng)的局域電場，在此區(qū)域內(nèi)的入射光和分子的拉曼散射似正比于 E4，這種現(xiàn)象稱為局域表面等離子體共振（L Resonance，LSPR）。LSPR 產(chǎn)生的電場強(qiáng)度與相距表面大作用范圍僅幾納米。在可見光激發(fā)下，具有有效 LSP銀、金、銅以及具有自由電子的堿金屬等。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]AAO為模板軟印模法構(gòu)建大面積高性能SERS基底（英文）[J]. 陳宗強(qiáng),齊繼偉,楊明,孫騫. 南開大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(01)
[2]多功能磁性納米粒的合成、修飾及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用[J]. 杜凱,朱艷紅,徐輝碧,楊祥良. 化學(xué)進(jìn)展. 2011(11)
碩士論文
[1]金屬納米粒子局域電磁增強(qiáng)的數(shù)值模擬研究[D]. 段建民.大連理工大學(xué) 2009
本文編號：2956576
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