新型表面增强拉曼散射基底的制备和应用研究

摘要

表面增强拉曼散射（Surface enhanced Raman scattering，SERS）技术是在拉曼散射光谱原理的基础上，通过引入表面粗糙的纳米金属材料作为基底，大幅度提高信号强度的方法，其中SERS基底的制备是这一技术的关键。 本文针对目前SERS基底制备过程中设备要求高、步骤繁琐、成本高的缺点，开发出了一种利用铜片原位还原制备SERS基底的新方法。此外，基于近些年光子晶体材料在光学检测领域中的最新研究成果，我们将光子晶体的带边效应与表面增强拉曼散射技术相结合，开发出了一种新型的光子晶体表面增强拉曼散射基底。主要研究内容如下： （1）利用经硝酸溶液处理而具有粗糙表面的铜片做基底，通过原位还原氯金酸，制备得到了铜片-纳米金表面增强拉曼（Copper foil-gold nanoparticles，CuF-AuNPs）基底。考察了不同浓度硝酸溶液处理铜片表面粗糙化程度的效果，研究了氯金酸还原反应时间对所制备的CuF-AuNPs基底SERS信号增强效果的影响。利用最优条件下制备的CuF-AuNPs基底对1×10-8~1×10-3 mol/L浓度范围的罗丹明B（RHb）进行测试，测得其拉曼特征峰强度与浓度的对数值存在良好的线性关系，线性方程为y=1492x+12435，线性相关系数R2=0.995，检测下限达到1×10-8 mol/L。 （2）将光子晶体与表面增强拉曼散射技术相结合，制备了一种新型的光子晶体表面增强拉曼散射（PC-AuNPs）基底，利用光子晶体的带边效应增强拉曼信号强度。PC-AuNPs基底的制备包括SiO2微球表面氨基化、蛋白石结构光子晶体（PC）的自组装制备和光子晶体表面负载AuNPs三个步骤。结果表明，光子晶体的带隙范围及AuNPs的负载量直接影响了PC-AuNPs基底的检测效果。以所得的最佳PC-AuNPs基底测定RHb分子，其拉曼散射特征峰强度与RHb对数浓度值呈现良好的线性关系，线性方程为y=1711x+15244，线性相关系数R2=0.9994，检测下限达1×10-8 mol/L，表明该PC-AuNPs基底可用于目标物的定性及定量检测。

目录

声明

前言

第1章 文献综述

1.1 表面增强拉曼散射

1.1.1 拉曼散射简介

1.1.2 表面增强拉曼散射简介

1.1.3 表面增强拉曼散射的原理

1.1.4 表面增强拉曼散射的特点

1.1.5 表面增强拉曼基底的制备方法

1.1.6 表面增强拉曼散射的应用

1.2 光子晶体

1.2.1 光子晶体简介

1.2.2光子晶体的基本性质

1.2.3 光子晶体的自组装制备方法

1.2.4 光子晶体的应用

1.3 光子晶体与表面增强拉曼散射结合应用

1.3.1 光子晶体对表面增强拉曼散射的影响

1.3.2 光子晶体在表面增强拉曼散射中的应用

1.4 本课题的主要研究内容

第2章 铜片-纳米金表面增强拉曼基底的制备及检测应用

2.1 引言

2.2材料与方法

2.2.1 试剂与药品

2.2.2 实验仪器

2.2.3 实验方法

2.3结果与讨论

2.3.1 CuF-AuNPs基底的制备和增强机理

2.3.2 硝酸溶液浓度对铜片预处理效果的影响

2.3.3 还原时间对CuF-AuNPs基底检测效果的影响

2.3.4 CuF-AuNPs基底对不同浓度罗丹明B的检测效果

2.4 小结

第3章 基于光子晶体带边效应的表面增强拉曼基底研究

3.1 引言

3.2材料与方法

3.2.1 试剂与药品

3.2.2 实验仪器

3.2.3 实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1 PC-AuNPs基底的制备和增强原理

3.3.2 光子带隙对PC-AuNPs基底检测效果的影响

3.3.3 AuNPs负载量对PC-AuNPs基底检测效果的影响

3.3.4 PC-AuNPs基底对不同浓度罗丹明B的检测效果

3.3.5 PC-AuNPs基底的重现性

3.4 小结

第4章 结论与展望

4.1 结论

4.2 主要创新点

4.3 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢