微流控技术结合先进校正模型用于SERS定量分析

摘要

表面增强拉曼光谱(Surface-EnhancedRamanSpectroscopy，SERS)具有灵敏、快速、光谱特征强、样品制备简单、能实现在线分析等优点，受到了许多分析研究工作者的高度关注，并在许多领域得到了广泛的应用研究。然而，SERS信号强度不仅受到样品中待测组分浓度的影响，还在很大程度上受到增强基底物理性质、激光强度、聚焦位置等因素的干扰，严重扭曲了光谱强度与待测组分浓度之间的线性关系，使表面增强拉曼光谱技术难以实现样品中待测组分浓度的准确定量分析，严重制约了表面增强拉曼光谱的应用范围。因此，迫切需要发展先进的方法和技术来消除SERS信号中的干扰信息，实现表面增强拉曼光谱对样品中目标组分的准确定量分析。本文将微流控技术和先进的校正理论(MultiplicativeEffectsModelforSurface-EnhancedRamanSpectroscopy,MEMSERS)应用于SERS定量分析，获得了较满意的结果。本文主要包括以下几个方面的内容:
　　本文第二章，为消除非化学组分因素对表面增强拉曼光谱信号强度的影响，提出将微流控芯片技术和MEMSERS模型相结合用于提高SERS定量分析结果的准确度，并且将其应用于内标加入和内标修饰SERS检测模式所获得的SERS信号的定量分析。实验结果表明:微流控芯片能在一定的程度上减少了聚焦位置的变化以及样本和SERS基底（银纳米颗粒）混合程度的不同对SERS信号的影响，提高了SERS信号的重现性。MEMSERS模型可以有效地消除SERS增强基底物理性质、激光强度、聚焦位置等因素对样本SERS信号强度产生的影响，将两者相结合可以实现较准确的SERS定量分析。
　　本文第三章考查了微流控芯片技术与MEMSERS模型相结合应用于实际环境水体中孔雀石绿的SERS定量检测的性能。实验结果表明:微流控芯片技术与MEMSERS模型相结合能有效提高SERS定量分析结果的准确度效果，实现环境水体中孔雀石绿的准确SERS定量检测。
　　本文第四章将MEMSERS模型应用于水溶液中的重金属离子Cd2+和Hg2+浓度的SERS定量分析。实验结果表明:MEMSERS模型中所引入的乘子效应参数与“双校正模型”策略能有效地将增强基底物理性质、激光强度等不同对样本SERS信号的贡献从总SERS信号中分离出来。将SERS技术与MEMSERS模型相结合，可以实现水溶液中Cd2+和Hg2+的同时准确定量分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 化学计量学简介

1．2 表面增强拉曼光谱技术

1．2．1 拉曼光谱

1．2．2 表面增强拉曼光谱(SERS)

1．3 微流控芯片

1．4 本文的立项意义与研究内容

1．4．1 立项意义

1．4．2 研究内容

第2章 微流控技术结合先进校正模型用于提高SERS定量分析结果的准确度

2．1 引言

2．2 理论部分

2．2．1 用于SERS定量分析的乘子效应模型(MEMSERS)

2．3 实验部分

2．3．1 实验仪器与试剂

2．3．2 实验参数

2．3．3 实验方法

2．4 数据分析

2．5 结果与讨论

2．5．1 增强基底物理性质等对SERS信号的影响

2．5．2 微流控芯片在SERS定量分析中的应用

2．5．3 MEMSERS模型在SERS定量分析中的应用

2．6 小结

第3章 微流控技术结合MEMSERS用于环境水体中孔雀石绿的定量检测

3．1 引言

3．2 理论部分

3．3 实验部分

3．3．1 实验仪器与参数设置

3．3．2 实验试剂

3．3．3 实验方法

3．4 数据分析

3．5 结果与讨论

3．5．1 SERS的单变量校正曲线

3．5．2 微流控与MEMSERS模型相结合对样本表面增强拉曼光谱的定量分析

3．5．3 实际样本中MG浓度分析

3．6 小结

第4章 SERS结合MEMSERS用于环境水体中Cd2+和Hg2+的同时定量检测

4．1 引言

4．2 原理部分

4．3 实验部分

4．3．1 仪器与试剂

4．3．2 实验参数

4．3．3 实验方法

4．4 数据分析

4．5 结果与讨论

4．5．1 金纳米颗粒的选择

4．5．2 SERS峰强度定量

4．5．3 MEMSERS模型对Cd2+和Hg2+的分别定量分析

4．5．4 MEMSERS模型对Cd2+和Hg2+的总量定量分析

4．6 小结

结论

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表的论文

致谢