基于多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的SERS基底對(duì)抗生素殘留及農(nóng)殘的檢測(cè)
發(fā)布時(shí)間:2021-03-08 23:38
在生活質(zhì)量提升的今天,食品健康安全也逐漸引起人們的關(guān)注和重視。我國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展使農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)越來(lái)越依賴于農(nóng)藥、抗生素等外源物質(zhì)。一方面產(chǎn)出了更多、更便宜的食物,但同時(shí)帶來(lái)了食品安全問(wèn)題和環(huán)境污染,影響消費(fèi)者食用安全,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成消費(fèi)者致病,甚至直接導(dǎo)致中毒死亡。因此抗生素和農(nóng)藥殘留的檢測(cè)也顯得十分必要。而表面增強(qiáng)拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)光譜具有靈敏度高,簡(jiǎn)單快捷的特點(diǎn),能從分子水平上獲得物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成信息,具有指紋識(shí)別的特征。這種技術(shù)已被廣泛運(yùn)用在食品安全檢測(cè),而檢測(cè)的結(jié)果優(yōu)劣取決于基底的性能,因此制備一個(gè)優(yōu)良的SERS基底顯得尤為重要。目前普遍的SERS基底以溶膠法居多,雖然這種基底靈敏度高,但是普遍存在穩(wěn)定性和均勻性的問(wèn)題。陽(yáng)極氧化鋁(anodized aluminum oxide,AAO)是一種具有蜂窩結(jié)構(gòu)的納米材料,其獨(dú)特的納米周期性陣列有利于提供更均勻的SERS基底。因此,本文以AAO為模板,通過(guò)將金、銀納米粒子和AAO復(fù)合組裝,制備均勻性、靈敏度、穩(wěn)定性良好的SERS基底,并對(duì)食品中的痕...
【文章來(lái)源】:上海師范大學(xué)上海市
【文章頁(yè)數(shù)】:68 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
拉曼散射和瑞利散射的能級(jí)躍遷示意圖
上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論7種增強(qiáng)機(jī)理對(duì)SERS增強(qiáng)現(xiàn)象的解釋都是被普遍接受的。同時(shí)這兩種解釋機(jī)制在SERS增強(qiáng)中是共存的,任一種機(jī)理都不能夠?qū)ERS增強(qiáng)現(xiàn)象作出全面的解釋,這不僅與體系自身的復(fù)雜程度有關(guān),還與理論模型的構(gòu)建及計(jì)算方法有關(guān)。增原子模型是Otto[70]等人率先提出的,他們認(rèn)為有一些與金屬基底一樣的被吸附的原子群或者原子存在于金屬表面上,它們是沒(méi)能進(jìn)入到基底晶格中的原子,稱增原子。這些增原子對(duì)電子、光子耦合可產(chǎn)生增強(qiáng)作用,進(jìn)而形成電子穴對(duì)。它也可以和吸附物產(chǎn)生強(qiáng)烈作用,從而使分子散射截面得到增大。當(dāng)電子轉(zhuǎn)移的能量與光子的能量相同時(shí),表面增強(qiáng)效應(yīng)達(dá)到最大。1.3陽(yáng)極氧化鋁1.3.1陽(yáng)極氧化鋁的簡(jiǎn)介陽(yáng)極氧化鋁(AnodicAluminumOxide),簡(jiǎn)稱AAO。它是由金屬鋁在電解液中,經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化過(guò)程所得到蜂窩結(jié)構(gòu)排列的規(guī)則納米多孔結(jié)構(gòu)。如圖1-2a所示,是AAO的結(jié)構(gòu)模型,由多個(gè)正六邊形的“晶胞”排列構(gòu)成,每個(gè)“晶胞”包括孔道和孔壁,孔道呈圓柱形自上而下垂直,類(lèi)似于試管狀,底部為半圓形,也稱為阻擋層。圖1-2b為AAO的截面圖,上層為氧化鋁(AAO層)、底部是未氧化的鋁基底和中間(AAO底部)的阻擋層。另外通過(guò)調(diào)節(jié)電壓大小可以控制AAO膜的孔徑大小,即AAO的孔徑大小和氧化電壓有關(guān)。能夠從幾十納米到幾微米,AAO膜的厚度和氧化時(shí)間有關(guān),時(shí)間越長(zhǎng),AAO的孔道深度越深。圖1-2AAO膜結(jié)構(gòu)(a)和陽(yáng)極氧化層(b)的截面圖[78]。
上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論9圖1-3納米花狀A(yù)g/AAO納米陣列的制造過(guò)程和通過(guò)拉曼系統(tǒng)進(jìn)行SERS測(cè)量的示意圖[85]。圖1-4基底的制備過(guò)程及檢測(cè)示意圖[86]。1.5構(gòu)建SERS基底方法對(duì)于SERS檢測(cè)時(shí),要想獲得檢測(cè)分子的高靈敏度,必須制備一個(gè)高性能的SERS基底。因此,對(duì)于拉曼光譜的研究者來(lái)說(shuō),如何制備一個(gè)優(yōu)良的基底才是關(guān)鍵。目前,用于SERS增強(qiáng)的常用材料包括金、銀、銅。但這些金屬納米粒子的形貌,尺寸、聚集狀態(tài)都會(huì)影響目標(biāo)分子和光子的耦合效果,進(jìn)而影響SERS檢測(cè)效果。所以,制備一個(gè)高活性的SERS基底對(duì)SERS的發(fā)展至關(guān)重要。1.5.1溶膠法目前,制備SERS基底最常用的是溶膠法,通常是金、銀納米粒子。這些方法制備簡(jiǎn)單,實(shí)驗(yàn)條件要求低。制備金屬溶膠最常用的就是化學(xué)還原法。還原劑包括:鹽酸羥胺、硼氫化鈉,檸檬酸三鈉,抗壞血酸等,將氯金酸或硝酸銀中的金屬陽(yáng)離子還原出來(lái)。通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件,可以得到各種形貌的納米粒子,增強(qiáng)效果也不一樣。最常見(jiàn)的溶膠形狀是球形,此外還有納米棒、納米性、多面體和
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]畜產(chǎn)品中常用獸藥殘留危害及檢測(cè)方法[J]. 彭椒華. 畜牧獸醫(yī)科技信息. 2019(12)
[2]基于表面增強(qiáng)拉曼光譜的養(yǎng)殖水中五氯酚殘留檢測(cè)[J]. 張瀘文,余婉松,夏蘇捷,陳燕,王柯. 食品與機(jī)械. 2019(12)
[3]激光拉曼光譜分析在珠寶鑒定中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 汪舒. 中小企業(yè)管理與科技(中旬刊). 2018(10)
[4]銀納米枝的合成及表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)[J]. 趙紅,付宏剛,田春貴,任志宇,袁明明. 高等學(xué);瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2011(10)
[5]中國(guó)蜂蜜出口競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)際比較(英文)[J]. 馬倫姣. Asian Agricultural Research. 2009(07)
[6]表面增強(qiáng)拉曼散射增強(qiáng)機(jī)理的部分研究進(jìn)展[J]. 丁松園,吳德印,楊志林,任斌,徐昕,田中群. 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào). 2008(12)
[7]拉曼光譜在寶玉石鑒定中的應(yīng)用[J]. 鄭楚生,王英,張惠芬,鄭凱文. 光散射學(xué)報(bào). 2000(01)
[8]表面增強(qiáng)拉曼散射概述(下)[J]. 武建勞,郇宜賢,傅克德,張鵬翔. 光散射學(xué)報(bào). 1994(02)
博士論文
[1]利用陽(yáng)極氧化鋁模板制備表面增強(qiáng)拉曼散射活性基底[D]. 紀(jì)南.吉林大學(xué) 2010
碩士論文
[1]基于SERS技術(shù)檢測(cè)畜禽肉中三種抗生素殘留物的研究[D]. 許瑤偞.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
本文編號(hào):3071855
【文章來(lái)源】:上海師范大學(xué)上海市
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【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
拉曼散射和瑞利散射的能級(jí)躍遷示意圖
上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論7種增強(qiáng)機(jī)理對(duì)SERS增強(qiáng)現(xiàn)象的解釋都是被普遍接受的。同時(shí)這兩種解釋機(jī)制在SERS增強(qiáng)中是共存的,任一種機(jī)理都不能夠?qū)ERS增強(qiáng)現(xiàn)象作出全面的解釋,這不僅與體系自身的復(fù)雜程度有關(guān),還與理論模型的構(gòu)建及計(jì)算方法有關(guān)。增原子模型是Otto[70]等人率先提出的,他們認(rèn)為有一些與金屬基底一樣的被吸附的原子群或者原子存在于金屬表面上,它們是沒(méi)能進(jìn)入到基底晶格中的原子,稱增原子。這些增原子對(duì)電子、光子耦合可產(chǎn)生增強(qiáng)作用,進(jìn)而形成電子穴對(duì)。它也可以和吸附物產(chǎn)生強(qiáng)烈作用,從而使分子散射截面得到增大。當(dāng)電子轉(zhuǎn)移的能量與光子的能量相同時(shí),表面增強(qiáng)效應(yīng)達(dá)到最大。1.3陽(yáng)極氧化鋁1.3.1陽(yáng)極氧化鋁的簡(jiǎn)介陽(yáng)極氧化鋁(AnodicAluminumOxide),簡(jiǎn)稱AAO。它是由金屬鋁在電解液中,經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化過(guò)程所得到蜂窩結(jié)構(gòu)排列的規(guī)則納米多孔結(jié)構(gòu)。如圖1-2a所示,是AAO的結(jié)構(gòu)模型,由多個(gè)正六邊形的“晶胞”排列構(gòu)成,每個(gè)“晶胞”包括孔道和孔壁,孔道呈圓柱形自上而下垂直,類(lèi)似于試管狀,底部為半圓形,也稱為阻擋層。圖1-2b為AAO的截面圖,上層為氧化鋁(AAO層)、底部是未氧化的鋁基底和中間(AAO底部)的阻擋層。另外通過(guò)調(diào)節(jié)電壓大小可以控制AAO膜的孔徑大小,即AAO的孔徑大小和氧化電壓有關(guān)。能夠從幾十納米到幾微米,AAO膜的厚度和氧化時(shí)間有關(guān),時(shí)間越長(zhǎng),AAO的孔道深度越深。圖1-2AAO膜結(jié)構(gòu)(a)和陽(yáng)極氧化層(b)的截面圖[78]。
上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論9圖1-3納米花狀A(yù)g/AAO納米陣列的制造過(guò)程和通過(guò)拉曼系統(tǒng)進(jìn)行SERS測(cè)量的示意圖[85]。圖1-4基底的制備過(guò)程及檢測(cè)示意圖[86]。1.5構(gòu)建SERS基底方法對(duì)于SERS檢測(cè)時(shí),要想獲得檢測(cè)分子的高靈敏度,必須制備一個(gè)高性能的SERS基底。因此,對(duì)于拉曼光譜的研究者來(lái)說(shuō),如何制備一個(gè)優(yōu)良的基底才是關(guān)鍵。目前,用于SERS增強(qiáng)的常用材料包括金、銀、銅。但這些金屬納米粒子的形貌,尺寸、聚集狀態(tài)都會(huì)影響目標(biāo)分子和光子的耦合效果,進(jìn)而影響SERS檢測(cè)效果。所以,制備一個(gè)高活性的SERS基底對(duì)SERS的發(fā)展至關(guān)重要。1.5.1溶膠法目前,制備SERS基底最常用的是溶膠法,通常是金、銀納米粒子。這些方法制備簡(jiǎn)單,實(shí)驗(yàn)條件要求低。制備金屬溶膠最常用的就是化學(xué)還原法。還原劑包括:鹽酸羥胺、硼氫化鈉,檸檬酸三鈉,抗壞血酸等,將氯金酸或硝酸銀中的金屬陽(yáng)離子還原出來(lái)。通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件,可以得到各種形貌的納米粒子,增強(qiáng)效果也不一樣。最常見(jiàn)的溶膠形狀是球形,此外還有納米棒、納米性、多面體和
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]畜產(chǎn)品中常用獸藥殘留危害及檢測(cè)方法[J]. 彭椒華. 畜牧獸醫(yī)科技信息. 2019(12)
[2]基于表面增強(qiáng)拉曼光譜的養(yǎng)殖水中五氯酚殘留檢測(cè)[J]. 張瀘文,余婉松,夏蘇捷,陳燕,王柯. 食品與機(jī)械. 2019(12)
[3]激光拉曼光譜分析在珠寶鑒定中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 汪舒. 中小企業(yè)管理與科技(中旬刊). 2018(10)
[4]銀納米枝的合成及表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)[J]. 趙紅,付宏剛,田春貴,任志宇,袁明明. 高等學(xué);瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2011(10)
[5]中國(guó)蜂蜜出口競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)際比較(英文)[J]. 馬倫姣. Asian Agricultural Research. 2009(07)
[6]表面增強(qiáng)拉曼散射增強(qiáng)機(jī)理的部分研究進(jìn)展[J]. 丁松園,吳德印,楊志林,任斌,徐昕,田中群. 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào). 2008(12)
[7]拉曼光譜在寶玉石鑒定中的應(yīng)用[J]. 鄭楚生,王英,張惠芬,鄭凱文. 光散射學(xué)報(bào). 2000(01)
[8]表面增強(qiáng)拉曼散射概述(下)[J]. 武建勞,郇宜賢,傅克德,張鵬翔. 光散射學(xué)報(bào). 1994(02)
博士論文
[1]利用陽(yáng)極氧化鋁模板制備表面增強(qiáng)拉曼散射活性基底[D]. 紀(jì)南.吉林大學(xué) 2010
碩士論文
[1]基于SERS技術(shù)檢測(cè)畜禽肉中三種抗生素殘留物的研究[D]. 許瑤偞.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
本文編號(hào):3071855
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