基于“熱點”效應(yīng)的銀基復(fù)合SERS基底的構(gòu)筑及應(yīng)用研究
發(fā)布時間：2020-12-17 23:27
表面增強(qiáng)拉曼散射（Surface-enhanced Raman Scattering,SERS）因其具有檢測靈敏度高、特異性強(qiáng)、應(yīng)用條件溫和、且可提供分子指紋圖譜等獨特優(yōu)勢,在醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)境監(jiān)測、食品藥品監(jiān)管等眾多領(lǐng)域受到了人們廣泛關(guān)注。為滿足日益增長的各類高靈敏分析檢測需求,設(shè)計并構(gòu)筑具有高密度熱點的功能型SERS基底逐漸成為該領(lǐng)域的核心及研究熱點。本文以構(gòu)建高密度熱點為中心,構(gòu)筑了三類基于不同載體的Ag基復(fù)合SERS基底,實現(xiàn)目標(biāo)分子的快速、高靈敏檢測,并有望為SERS基底的實用化提供新選擇。論文主要研究內(nèi)容如下:（1）利用水熱合成法成功制備出具有分枝結(jié)構(gòu)的CuO刺球,隨后在其表面負(fù)載高密度的AgNPs,從而得到刺球狀A(yù)g基CuO復(fù)合SERS基底。初步探討了水熱反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間及原料配比等對該Ag基SERS基底拉曼增強(qiáng)特性的影響,研究了其對蘇丹III等非法添加劑的原位快速檢測,拓展了復(fù)合SERS基底在食品安全、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。研究結(jié)果表明,該復(fù)合SERS基底在分析應(yīng)用中表現(xiàn)出較高的靈敏度、較低的檢測極限（LOD為10-1414 M）,且基底均一性高...
【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省
【文章頁數(shù)】：70 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
拉曼散射量子躍遷示意圖
振（LocalizedSurfacePlasmonResonance，LSPR）效應(yīng)，引起局域電場強(qiáng)度極大的增強(qiáng)，位于增強(qiáng)電場區(qū)域內(nèi)的待測分子的拉曼散射信號將大幅度提升，其綜合增強(qiáng)效應(yīng)與E4約成正比。該機(jī)理對拉曼散射信號的增強(qiáng)做的貢獻(xiàn)十分重要，其增強(qiáng)倍數(shù)可達(dá)106-1012倍，已經(jīng)獲得了普遍的認(rèn)可和應(yīng)用。但不是所有的金屬在激光的激發(fā)下可以使待測分子局域電磁場增強(qiáng)，目前，僅有貴金屬Ag、Au、Cu及一部分堿金屬可以產(chǎn)生表面等離子共振效應(yīng)，其增強(qiáng)效果不僅受金屬本身的性質(zhì)、表面粗糙度、顆粒尺寸形貌的影響，而且入射光子能量也會造成影響。圖1-2金屬表面等離子體共振模型除了具有代表性的表面等離子體共振模型，避雷針效應(yīng)[7]、鏡像場效應(yīng)[8]也被用來解釋SERS現(xiàn)象。
琋2分子和CO分子的拉曼效果存在較大的差異，實驗結(jié)果表明CO的增強(qiáng)因子比N2高出200倍。該現(xiàn)象對增強(qiáng)機(jī)制提出了一個新的問題，除了電磁增強(qiáng)效應(yīng)外，不同的探針分子和基底表面存在某種相互作用對拉曼增強(qiáng)造成了影響，進(jìn)而提出了化學(xué)增強(qiáng)模型（CM）�；瘜W(xué)增強(qiáng)模型是主要是研究吸附在SERS基底和其表面探針分子之間，通過吸附或鍵合作用形成新的化合物，由此處于一種新的激發(fā)態(tài)。當(dāng)受到特定入射激光的照射時，將發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，即電子躍遷引起探針分子極化率增大，也隨即增大了拉曼散射截面，進(jìn)而使得散射信號較大提升（增強(qiáng)原理如圖1-3）。研究表明，化學(xué)增強(qiáng)的貢獻(xiàn)比電磁增強(qiáng)小很多，其增強(qiáng)能力一般在10-103內(nèi)[9]。此外，化學(xué)增強(qiáng)屬于短程作用，主要作用于埃米級范圍內(nèi)，且要求分子直接吸附于基底表面，分子遠(yuǎn)離基底表面，將導(dǎo)致SERS信號逐漸衰減。圖1-3電荷轉(zhuǎn)移機(jī)理圖總的來看，SERS效應(yīng)的增強(qiáng)機(jī)制十分復(fù)雜，通常是兩種增強(qiáng)機(jī)制同時存在，共同實現(xiàn)SERS基底的整體增強(qiáng)。其中，電磁增強(qiáng)在SERS增強(qiáng)機(jī)制中占主導(dǎo)地位，但也不能忽略化學(xué)增強(qiáng)的貢獻(xiàn)。1.2.3表面增強(qiáng)拉曼散射的特點SERS技術(shù)作為拉曼光譜的一種進(jìn)階，不僅繼承了拉曼光譜的優(yōu)點還具有其獨特的
本文編號：2922897
【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省
【文章頁數(shù)】：70 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
拉曼散射量子躍遷示意圖
振（LocalizedSurfacePlasmonResonance，LSPR）效應(yīng)，引起局域電場強(qiáng)度極大的增強(qiáng)，位于增強(qiáng)電場區(qū)域內(nèi)的待測分子的拉曼散射信號將大幅度提升，其綜合增強(qiáng)效應(yīng)與E4約成正比。該機(jī)理對拉曼散射信號的增強(qiáng)做的貢獻(xiàn)十分重要，其增強(qiáng)倍數(shù)可達(dá)106-1012倍，已經(jīng)獲得了普遍的認(rèn)可和應(yīng)用。但不是所有的金屬在激光的激發(fā)下可以使待測分子局域電磁場增強(qiáng)，目前，僅有貴金屬Ag、Au、Cu及一部分堿金屬可以產(chǎn)生表面等離子共振效應(yīng)，其增強(qiáng)效果不僅受金屬本身的性質(zhì)、表面粗糙度、顆粒尺寸形貌的影響，而且入射光子能量也會造成影響。圖1-2金屬表面等離子體共振模型除了具有代表性的表面等離子體共振模型，避雷針效應(yīng)[7]、鏡像場效應(yīng)[8]也被用來解釋SERS現(xiàn)象。
琋2分子和CO分子的拉曼效果存在較大的差異，實驗結(jié)果表明CO的增強(qiáng)因子比N2高出200倍。該現(xiàn)象對增強(qiáng)機(jī)制提出了一個新的問題，除了電磁增強(qiáng)效應(yīng)外，不同的探針分子和基底表面存在某種相互作用對拉曼增強(qiáng)造成了影響，進(jìn)而提出了化學(xué)增強(qiáng)模型（CM）�；瘜W(xué)增強(qiáng)模型是主要是研究吸附在SERS基底和其表面探針分子之間，通過吸附或鍵合作用形成新的化合物，由此處于一種新的激發(fā)態(tài)。當(dāng)受到特定入射激光的照射時，將發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，即電子躍遷引起探針分子極化率增大，也隨即增大了拉曼散射截面，進(jìn)而使得散射信號較大提升（增強(qiáng)原理如圖1-3）。研究表明，化學(xué)增強(qiáng)的貢獻(xiàn)比電磁增強(qiáng)小很多，其增強(qiáng)能力一般在10-103內(nèi)[9]。此外，化學(xué)增強(qiáng)屬于短程作用，主要作用于埃米級范圍內(nèi)，且要求分子直接吸附于基底表面，分子遠(yuǎn)離基底表面，將導(dǎo)致SERS信號逐漸衰減。圖1-3電荷轉(zhuǎn)移機(jī)理圖總的來看，SERS效應(yīng)的增強(qiáng)機(jī)制十分復(fù)雜，通常是兩種增強(qiáng)機(jī)制同時存在，共同實現(xiàn)SERS基底的整體增強(qiáng)。其中，電磁增強(qiáng)在SERS增強(qiáng)機(jī)制中占主導(dǎo)地位，但也不能忽略化學(xué)增強(qiáng)的貢獻(xiàn)。1.2.3表面增強(qiáng)拉曼散射的特點SERS技術(shù)作為拉曼光譜的一種進(jìn)階，不僅繼承了拉曼光譜的優(yōu)點還具有其獨特的
本文編號：2922897
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