本文選題：表面增強拉曼光譜(SERS) + 棒狀銀納米�。� 參考：《西南大學》2017年碩士論文

【摘要】：拉曼光譜能提供準確的分子轉動-振動信息,能夠識別目標物的構型。然而,拉曼光譜是一種非彈性散射光譜,其信號非常微弱,導致拉曼光譜在實際應用中特別困難。上世紀70年代,研究人員發(fā)現(xiàn),當目標物分子吸附在某些粗糙的金屬(一般指貴金屬)表面時,會產(chǎn)生強烈的拉曼信號,增強效果一般能達3-7個數(shù)量級,這就是表面增強拉曼光譜(SERS)。SERS具有常規(guī)拉曼光譜的優(yōu)點,如不受水溶液溶劑峰的干擾,同時又彌補了常規(guī)拉曼散射靈敏度低的缺陷,具有好的穩(wěn)定和快的分析速度,廣泛應用于醫(yī)學、生物分子、環(huán)境污染、材料科學等眾多領域。本文利用SERS,以棒狀銀納米作為增強基底,研究了該基底的靈敏度、穩(wěn)定性、重現(xiàn)性。首先,分別將棒狀銀納米和用牛血清白蛋白(BSA)包裹的銀納米作為基底,討論小檗堿的SERS特征。接著,探討L-半胱氨酸(L-Cys)和一系列金屬離子相互作用的SERS的變化情況。然后,基于L-Cys對Hg~(2+)具有特異性,以L-Cys為標記分子,構建了一種Hg~(2+)的光化學傳感器,對實驗條件進行了優(yōu)化,在最優(yōu)條件下,實現(xiàn)了Hg~(2+)的痕量檢測。該方法高效快捷,有很大的實際應用潛能。主要內(nèi)容如下:第一章主要介紹了拉曼光譜和SERS的發(fā)展歷史、原理、特點和研究應用,對常見的SERS活性基底進行了概括,并預測了拉曼的發(fā)展方向。第二章用三種方法制取不同形貌的銀納米顆粒,分別用掃描電鏡(SEM)和紫外-可見吸收光譜進行表征。將羅丹明B作為待測物分子在這三種銀納米粒子基底上產(chǎn)生不同增強效應,實驗結果顯示以棒狀的銀納米為基底的增強效果最佳。對羅丹明B的拉曼光譜、SERS和紅外光譜進行了比較并對特征峰進行了歸屬,然后分析了拉曼增強機理。最后,檢測不同濃度的羅丹明B的SERS,結果顯示濃度為1×10~(-7) mol/L時,仍有明顯特征峰。在濃度為1×10~(-3) mol/L時,拉曼特征峰最強且具有優(yōu)異的重現(xiàn)性。第三章研究了小檗堿(Berberine)的拉曼光譜及SERS,歸屬了拉曼特征峰。對小檗堿的常規(guī)拉曼與SERS特征峰進行對比。結果顯示,發(fā)現(xiàn)特征峰位基本相同,并棒狀銀納米對小檗堿有明顯的拉曼增強效應,增強效應主要歸因于棒狀銀納米與小檗堿中苯環(huán)中的π電子、甲氧基中的氧原子及異喹啉中的N原子發(fā)生了吸附作用。然后,對比分別以棒狀銀納米和用牛血清白蛋白(BSA)包裹的棒狀銀納米(Ag@BSA)為基底的小檗堿的SERS,并分析了吸附模型。以Ag@BSA為基底的SERS特征峰有明顯的減弱,但并沒有出現(xiàn)BSA的相關拉曼峰,也沒有造成小檗堿的拉曼峰的移動。然而,有BSA包裹的棒狀銀納米的小檗堿拉曼光譜有較高的穩(wěn)定性。由于BSA含有大量的立體空間構型,使小檗堿能有序穩(wěn)定的吸附在銀納米表面,利于小檗堿的相關研究。第四章研究了L-半胱氨酸(L-Cys)和金屬離子相互作用的SERS。實驗證明L-Cys在棒狀銀納米上有明顯的增強效應并分析了吸附機理。棒狀銀納米造成了L-Cys巰基上的S-H鍵的斷裂,形成S-Ag鍵。在不同pH值條件下,L-Cys在銀納米表面吸附發(fā)生改變。隨著pH值增加,羧基失去H原子與金屬離子發(fā)生吸附作用。在pH為7時,L-Cys拉曼特征峰最明顯。在該條件下,在L-Cys修飾銀納米的基底上加入Na+、Mg~(2+)、Cu~(2+)等10種金屬鹽,發(fā)現(xiàn)Al~(3+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)和Hg~(2+)5種金屬離子使L-Cys拉曼特征峰發(fā)生了改變。這些金屬陽離子除了與L-Cys的一端羧基發(fā)生作用,還與S原子發(fā)生作用,Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)和Hg~(2+)隨半徑增大與S原子的孤電子對發(fā)生作用越大。探討了在不同pH值、不同比例和不同濃度下,金屬離子與L-Cys作用SERS的變化,隨著pH、比例和濃度的增大,峰的強度有減小趨勢。該探究對蛋白質(zhì)變性等提供了關鍵參考資料。第五章組裝了基于L-半胱氨酸(L-Cys)修飾棒狀銀納米的SERS傳感器檢測汞離子。討論了能捕獲汞離子的標記分子的種類,最后選擇以L-Cys為標記分子,L-Cys通過S-Ag鍵鏈接在銀納米棒表面。我們用紫外-可見吸收光譜對銀納米棒及組裝上L-Cys分別進行表征。通過10種金屬離子驗證了該標記分子對Hg~(2+)的特異性吸附,裸露的羧基捕獲溶液中的Hg~(2+)。標記分子-金屬納米粒子偶聯(lián)物的穩(wěn)定性由配體分子、溫度、p H值等決定。本文討論了L-Cys標記分子的濃度、pH值、溫度的最佳條件,濃度在1×10-3 mol/L并p H值接近中性時的實驗效果最好,溫度選擇了在45℃的溫度下,測定了一系列濃度的汞離子。線性范圍1×10-8 mol/L-1×10-6mol/L,相關系數(shù)為0.988,檢出限為1 nM。對實際水樣進行了測定,加標回收率在85%-103%之間。成功建立了一種高效、快捷、靈敏度高、穩(wěn)定性好痕量測定Hg~(2+)。
[Abstract]:Raman spectroscopy is a kind of non - elastic scattering spectrum , which can be used widely in the fields of medicine , biological molecule , environment pollution and material science . The optimum conditions for pH and temperature are the best experimental results when the concentration is 1 脳 10 - 3 mol / L and pH value is near neutral . The linear range is 1 脳 10 - 8 mol / L - 1 脳 10 - 6 mol / L , the correlation coefficient is 0.988 , the detection limit is 1 nM . The detection limit is 0 . 988 and the detection limit is 1 nM .
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O657.37

【參考文獻】

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1 Chunyuan Song;Boyue Yang;Yanjun Yang;Lianhui Wang;;SERS-based mercury ion detections:principles,strategies and recent advances[J];Science China(Chemistry);2016年01期

2 楊津;劉卓;王曉慧;隋會敏;毛竹;趙冰;;基于WST-8細胞活性實驗的表面增強拉曼光譜研究[J];高等學校化學學報;2015年10期

3 嚴礦林;肖小華;李攻科;;表面增強拉曼光譜在食品安全分析中的應用[J];化學通報;2014年05期

4 歐陽愛國;董欽;趙戰(zhàn)友;;基于拉曼光譜的潤滑油摻假波段篩選研究[J];西南大學學報(自然科學版);2013年08期

5 劉燕德;施宇;蔡麗君;;拉曼光譜在重金屬分析中的研究進展[J];食品與機械;2012年04期

6 王銳;何嵋;袁曉春;周云;薛梅;;TLC-UV法測定復方黃連素片中鹽酸小檗堿[J];廣東化工;2012年01期

7 王明華;褚幼萍;鄭菊芳;李則林;;氯化亞錫吸附與配位作用下L-肌肽的表面增強拉曼光譜[J];光譜學與光譜分析;2010年04期

8 ;Aptameric SERS sensor for Hg~(2+) analysis using silver nanoparticles[J];Chinese Chemical Letters;2009年12期

9 吳陽;張?zhí)鹛?李靜蕊;;半胱氨酸陰離子與咪唑陽離子間相互作用的理論研究[J];化學學報;2009年16期

10 宋春元;王著元;楊晶;張若虎;談學斌;崔一平;;預聚集法制備單層銀納米粒子膜及其SERS活性研究[J];化學學報;2009年06期

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本文編號：2061667