二维SnSe2纳米材料表面增强拉曼散射效应物理性质的研究

摘要

自从石墨烯被证明可以作为较好的表面增强拉曼散射基底（SERS）后，拥有较大比表面积的二维层状材料成为SERS基底研究的有利候选者，并丰富了SERS的实际应用。在本论文中我们选择二硒化锡(SnSe2)作为SERS的基底。SnSe2是一种具有类似于二硫化钼层状结构的二维层状半导体材料。近几年，由于SnSe2在各个方面的优异性能，使之成为物理，化学以及材料科学领域的一颗新星。但是，SnSe2材料在关于SERS的研究仍是一个空白。 本论文揭示了SnSe2作为一种新型的SERS基底，利用拉曼光谱研究分析了其对待测分子的拉曼信号增强程度，并对这一实验现象进一步的探究分析。通过改变激发波长和待测分子的种类以及SnSe2层数等条件，分别研究其对待测分子拉曼信号增强程度的影响，并分析了产生拉曼增强现象的原因，这主要依赖于SnSe2和待测分子界面的电荷转移。 本论文的主要研究内容包括： （1）讨论了通过机械剥离的方法获得了不同厚度的SnSe2纳米片，分析SnSe2的拉曼光谱中随着SnSe2层数的变化，SnSe2材料中振动模式Eg和A1g的峰强及峰位的的变化规律，并进一步分析了变化的原因。该研究为鉴别SnSe2层数提供了更加系统、准确、快捷的方法。 （2）讨论了SnSe2作为SERS基底，对待测分子的拉曼信号增强效果。本实验选择罗丹明6G（R6G）、结晶紫（CV）和亚甲基蓝（MB）作为待测分子，采用溶液侵泡的方法，使待测分子均匀的吸附在制备的单层SnSe2纳米片SERS基底上。通过实验发现相比于普通的SiO2/Si基底，待测物的拉曼信号在SnSe2基底上得到很大的增强，证明了SnSe2是一种很好的拉曼增强基底，并且其探测极限明显低于其他二维材料拉曼增强基底。 （3）为了进一步分析SnSe2作为SERS基底的增强机制，选取不同厚度的SnSe2纳米片作为表面增强拉曼散射基底，采用与（2）完全相同的实验方法和实验条件，发现随着纳米片厚度的增加，拉曼增强效果逐渐降低，在纳米片的厚度大约大于30层时，对待测分子的拉曼增强的效果将消失。 （4）研究激发波长在表面增强拉曼散射实验中拉曼增强效果的影响。选择不同波段的激发光（325 nm，514.5 nm，632.8 nm），分别对SnSe2基底上待测分子的拉曼增强效果进行分析。发现在325 nm紫外光作用下，仍然得到了待测分子被增强的拉曼信号。选用325 nm的激光作为激发光源，CV分子作为待测分子，其他实验方法和实验条件与（2）完全相同。经分析证明SnSe2可以作为紫外光激发的表面增强拉曼散射的基底，并且对325 nm激发光作用下，SnSe2作为SERS基底时的可重复性和CV溶液的检测极限。分析其有拉曼增强效果的原因主要是依赖于在325 nm紫外光的作用下SnSe2与待测分子之间的电荷转移。

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参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文