SERS敏感基底制备及其在TNT痕量检测中的应用

摘要

由于纳米金属粒子具有独特的光学、电学性质，在合适的尺度可产生超强的表面增强拉曼光谱(SERS)效应，特别是产生的“热点”(hot spot)效应时，其增强因子可高达1014，故受到了广大科研工作者的广泛关注。DNA是天然的生物大分子。DNA分子具有良好的纳米尺度以及分子识别和自组装能力，以DNA为模板合成纳米材料是当前合成纳米材料的热点之一。具有Keggin结构的无机簇合物12-硅钨酸具有多种功能。利用上述两种物质为模板剂，结合光辐照法等方法合成出Au-Ag-DNA和Ag-SMNs等新奇结构的SERS敏感基底，并实现了对材料的大小和形貌的控制合成。同时研究了利用这些材料对TNT的痕量检测。详细内容归纳如下： 　　 1、在光照射条件下，以DNA为模板，太阳光提供反应动力，通过两步光化学反应，成功在DNA纳米网上构建出Au-Ag合金以及Au@Ag核壳材料。DNA在合成过程中担当着模板剂和还原剂的双重功能。金壳银核或金-银合金纳米DNA网络结构的合成是源于纳米颗粒的种子理论。实验发现，这种金壳银核或金-银合金纳米DNA网络结构是良好的表面增强拉曼散射(SERS)活性基底，对TNT检测效果突出。最低检测限可达10-12M，增强因子可达1011-1012。　　 2、利用硅钨酸合成钼酸银纳米线，如果在合成中加紫外光照射条件，在多聚钼酸银表面将原位生成银纳米颗粒。为了实现对目标分子TNT的主动抓捕富集，我们又将含有氨基的对巯基苯胺修饰到上述银-钼酸银复合基地上。同样在紫外光激发下，对巯基苯胺在银表面发生自催化的二聚反应，生成4,4-偶氮苯(DMAB)，DMAB作为交联剂，将大量的纳米线连接到一起，生成许多“热点”。同时，我们采用类分子印迹的方法，在上述交联的DMAB分子中构建TNT分子识别位点，为TNT提供富集抓手。实验证明经对巯基苯胺修饰的银-钼酸银复合基底有很好的SERS增强能力，并且对TNT具有很强的选择识别能力，对TNT检测限为10-12M。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1拉曼光谱的发现与发展

1.2拉曼光谱的优缺点及研究应用方向

1.2.1拉曼光谱的优点

1.2.2拉曼光谱的缺点

1.2.3拉曼光谱的应用领域

1.3表面增强拉曼(SERS)

1.3.1 SERS的发现

1.3.2物理增强机理(EM)

1.3.3化学增强机理(CT)

1.4 SERS基底制备

1.4.1物理方法制备SERS基底

1.4.2化学方法制备SERS基底

1.5对爆炸物TNT的痕量检测

1.6本文选题及主要研究内容

参考文献

第2章光辐照法制备超灵敏的SERS活性基底及其用于TNT检测

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1试剂和材料

2.2.2材料的分析表征

2.2.3 DNA纳米网格上原位构建Au-Ag合金和Au@Ag核壳材料

2.2.4 Au-Ag及Au@Ag在TNT的SERS检测应用

2.3结果与分析

2.3对痕量TNT的SERS检测应用分析

2.4本章小结

参考文献

第3章新型稳定SERS基底对TNT的超灵敏分子识别检测

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1试剂和材料

3.2.2材料的分析表征

3.3结果与分析

3.3.1设计、合成新型Ag-SMNs复合SERS基底

3.3.2 PATP和TNT分子相互作用的内在机制

3.3.3基于催化耦合反应的TNT识别位点印迹和SERS活性热点构筑

3.3.4 DMAB-Ag-SMNs基底对TNT的SERS痕量识别检测

3.3.5对目标物的结合动力学研究

3.3.6 DMAB-Ag-SMNs基底对TNT的选择性和灵敏性研究

3.4本章小结

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果