硫醇修饰超疏水聚苯胺-银纳米复合材料的制备及SERS性能

摘要

表面拉曼增强光谱(SERS)已经成为一种成熟的振动光谱技术并且在化学、材料和生命科学等领域的应用日益增长。然而，目前为止缺乏简便和低成本的合成重复性好、性能稳定和灵敏度高的SERS基底的方法仍然制约这项技术在工业层面的进一步应用。
　　在本研究中通过比较聚苯胺(PANI)膜的预处理方法，掺杂酸的种类及正十二烷基硫醇浸泡时间对银纳米结构、疏水性和SERS性能的影响，研究发现水合肼预处理的聚苯胺膜上添加乳酸制备的均一银纳米结构具有高SERS增强效果，并且此基底经过正十二烷基硫醇修饰后具有超疏水性。基底的尺寸、形貌、元素组成、接触角、沉积区域的形状和SERS性能通过SEM、EDS、接触角测量仪、荧光显微镜和SERS表征。计算结果表明超疏水基底能够增强21倍的分子浓度并且放大SERS信号获得更灵敏的检测效果。将超疏水基底应用来检测亚甲基蓝，检出限(LOD)比亲水基底降低1个数量级。
　　由于基底具有高的信号重复性，对利用这种SERS活性的超疏水基底在定量检测的可行性进行研究。全面的研究了光谱数据前处理对于数据模型的影响并且引入了最优化的预处理过程。对于亚甲基蓝的SERS定量检测建立了稳定可靠的偏最小二乘(PLS)模型：R2=95.1％，RMSEP=0.225962。对于三聚氰胺，LOD为10-6mol/L，RMSEP=0.505226，R2=86.9%。
　　为进一步扩展基底的应用，探索了硫醇分配层修饰聚苯胺-银基底对多环芳烃SERS检测的潜力。在这项工作中，通过改变硫醇的链长和浓度来寻找最优的分配层，发现10-3mol/L的正己硫醇修饰的基底性能最好，对芘的检出限为10-7mol/L，对9,10-苯并菲的检出限为10-8mol/L。
　　硫醇修饰超疏水聚苯胺-银纳米SERS基底由于其简便的合成方式，高信号重复性和良好的SERS性能将有望广泛的应用在工业上的痕量分析。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 SERS研究总体发展情况

1.3 SERS机理研究进展

1.4 SERS基底总体研究进展

1.5超疏水SERS基底进展

1.6 SERS定量检测进展

1.7 利用SERS检测有机环境污染物的进展

1.8 本文的主要研究内容

第2章 实验材料与实验方法

2.1 实验所用的试剂及仪器

2.2 实验样品的制备

2.3 数据处理方法

2.4 样品的表征

第3章 超疏水聚苯胺-银纳米复合基底的制备及其性能研究

3.1 引言

3.2添加酸对银纳米结构形貌的影响及相应的SERS性能

3.3前处理方法对SERS性能的影响

3.4 浸泡时间对正十二烷基硫醇在银表面的组装及疏水性能影响

3.5 接触角对于SERS强度的影响

3.6 超疏水基底与亲水基底的SERS性能对比

3.7 超疏水性对于基底SERS性能提升的机理研究

3.8 基底的SERS信号重复性研究

3.9 本章小结

第4章 超疏水聚苯胺-银纳米复合基底的应用

4.1 引言

4.2 超疏水聚苯胺-银纳米复合基底在拉曼定量检测中的应用

4.3 利用硫醇自组装分子层检测多环芳烃

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢