基于PDA修饰改性SERS基底的制备与研究

摘要

表面增强拉曼光谱（Surface enhanced Raman spectroscopy,SERS）自发现以来就备受关注，随着激光技术等技术发展，SERS技术的不断进步，该技术已经发展到用来定量检测的阶段，而且围绕该技术也产生了很多的新型基底模型。但是，SERS技术在普及性上还没有得到广泛的应用。论文中通过采用不同的制备方法得到了四种不同类型的基底，同时对基底各方面的的性能也进行了比较详细的表征与研究。主要的研究内容与结果如下:
　　1.利用聚多巴胺（PDA）作为二级反应平台和原位还原剂，以银纳米颗粒（AgNPs）为基础制备Si/PDA/AgNPs基底。该基底表面均匀，有非常良好的信号重现性，各个特征峰的峰强的相对标准偏差（RSD）值都在10％以内，远低于20%的常规值。基底所能测量到的罗丹明6G（R6G）的最低浓度达到了10-8M，增强因子（EF）达到了3.6×106。该方案在制备基底的过程中，充分利用了 PDA的特性，制备过程中没有使用其它的还原剂，制备的步骤简单，反应过程绿色环保。解决了不少基底制备过程中的，还原复杂、有污染的弊端，在制备工艺的理念上更加的先进。
　　2.实验在第一个体系的基础上，制备 PDA/AgNPs/PDA型“三明治”结构基底。实验中PDA不但被当作二级反应平台，还被作为还原剂和保护膜使用。该“三明治”结构基底有很长的保存时间，在测试初期，由于PDA保护膜的覆盖，信号强度出现了一定的衰减，但衰减未达到一个数量级。“三明治”结构基底在后续测试中信号强度比普通基底更强更稳定，作为对照组的普通活性基底信号强度则随着时间的推移，呈现一种递减趋势。而且，“三明治”结构基底在六个月后极限时间测试时还有信号。作为对照，普通基底已无法检测到R6G的信号。在恶劣紫外光环境下的测试结果也表明：其性能即使在较长时间紫外光照射后基底依然有信号，相比与普通活性基底优势明显。
　　3.论文中还进行了柔性SERS基底的开发，利用聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚酯纤维布两种比较常见而且价格低廉的原材料进行基底的制作，制备的基底能测量到的R6G极限浓度也达到了10-8M，基底的重现性也很好，基底非常的均匀。而且基底在经过100次弯折后，在测试中信号强度几乎没有变化，说明柔性基底的抗性非常好。
　　4.最后，方案设计核壳结构模型的ERS基底，与银溶胶类基底类似，实验中采用纳米银颗粒包裹二氧化硅以及用PDA包裹纳米银粒子两种方案，对两种基底的稳定性能进行研究。对比普通银胶基底，两种基底在性能保存时间上都有较大优势。由于在测试中在探针分子溶液的滴加上与平面或固体基底不同，所以表征中不再计算EF， 而且由于采用核壳结构的目的就是对基底进行保护，从测试结果中可以看出，该模型完全达到了设计要求。
　　论文中制备了四类活性基底，并且研究了基底的各种性能，发现基底在较长时间内都能保持性能的稳定，这使得它的应用前景变得更加多样。而且，由于其具有较长的“保质期”，所以其具有成为更加普及的消费品的潜力。

目录

声明

第1章 绪论

1.1散射

1.2 拉曼光谱简介

1.3 SERS简介

1.4 SERS增强机理

1.5 SERS活性基底分类

1.6 SERS基底的制作

1.7 SERS应用

1.8多巴胺

1.9本课题研究内容

第2章 实验药品及仪器

2.1 实验仪器

2.2 实验药品

2.3表征方法

第3章 Si/PDA/AgNPs基底的制备探究与表征

3.1 引言

3.2实验部分

3.3仪器与表征方法

3.4结果与讨论

3.5 基底增强因子（EF）值的计算

3.6本章小结

第4章 PDA/AgNPs/PDA―三明治‖结构基底的制备

4.1 前言

4.2实验部分

4.3 表征分析方法

4.4结果与讨论

4.5 本章小结

第5章 柔性SERS基底的制备

5.1 前言

5.2 实验部分

5.3 表征分析方法

5.4 结果与讨论

5.5本章小结

第6章 两种简单核壳结构SERS基底

6.1前言

6.2 实验部分

6.3表征与分析方法

6.4 结果与讨论

6.5 Ag@PDA结果与讨论

6.6本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢