激光诱导法制备光纤SERS探针及其检测应用

摘要

表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS)光谱具有“指纹”特性、灵敏度高、无损检测等优点，目前已被广泛应用于环境科学、生物医学、食品安全等领域。与传统的平面SERS基底相比，将光纤传感技术与SERS效应结合发展的光纤SERS探针，具有光与物质相互作用面积大、拉曼信号为SERS活性区域的整体积分等特点，从而有望同时实现高的检测灵敏度和优良的光谱重复性。特别地，光纤SERS探针能够实现活体、在线、原位检测，在生物医学、过程监测等领域具有独特的优势。本论文从实用化需求出发，尝试发展多种激光诱导制备光纤SERS探针的方法，以实现光纤SERS探针的可控、重复、批量制备;并初步将其用于农药残留、多氯联苯、抗生素等的检测应用中。
　　论文概述了表面增强拉曼散射光谱及常用的SERS基底，着重分析了光纤SERS探针制备的研究现状;并对光纤SERS探针的理论研究方法进行了分析。基于激光诱导液面自组装法制备了平端面光纤SERS探针，研究了光纤位置、诱导激光功率和诱导激光时间对光纤SERS探针性能的影响。优化条件下制备出的平端面探针具有良好的检测重复性，对氨基甲酸酯类农残福美双和有机磷类农残甲基对硫磷的检测限分别为10-7M和5×10-7M。发展了激光诱导动态提拉法，通过优化提拉速度、诱导激光功率和激光干燥时间，制备出高性能锥形光纤SERS探针。该探针重复性良好，对福美双、PCB77和PCB3的检测限分别达到10-9M、10-7M和10-7M;此外，锥形光纤探针也实现了牛奶样品中的四环素和茶叶的成分检测。以上工作的开展为后期实际样品的检测奠定了基础。

目录

声明

摘要

1．1 表面增强拉曼散射

1．2 表面增强拉曼散射活性基底

1．2．1 平面SERS基底

1．2．2 光纤SERS探针

1．3 光纤SERS探针制备的研究现状

1．3．1 物理方法

1．3．2 化学方法

1．3．3 其他制备方法

1．4 本学位论文研究工作

1．5 本章小结

第二章 光纤SERS探针相关理论

2．1 局域表面等离子共振效应

2．2 光纤导模特性及耦合模理论

2．3 金属覆层光纤探针的SERS相互作用

2．4 本章小结

第三章 激光诱导液面自组装法制备平端光纤SERS探针

3．1 激光诱导液面自组装法的探针制备机理

3．2 光纤SERS探针制备

3．2．1 纳米颗粒选取

3．2．2 探针制备及光谱检测装置

3．2．3 光纤SERS探针实验优化

3．3 本章小结

第四章 激光诱导动态提拉法制备锥形光纤SERS探针

4．1 光纤裸锥的制备

4．2 激光诱导动态提拉法制备锥形光纤SERS探针

4．2．1 实验仪器及探针制备操作

4．2．2 锥形光纤SERS探针实验优化

4．3 本章小结

第五章 光纤SERS探针检测应用

5．1 农药残留检测

5．1．1 农残检测现状分析

5．1．2 光纤SERS探针用于农残的原位检测

5．2 其它检测应用

5．2．1 多氯联苯

5．2．2 抗生素

5．2．3 茶氨酸

5．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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