MoO2纳米晶体的制备及其在SERS中的应用

摘要

近年，随着能源、分子探测等领域对高电导率金属氧化物研发的重视，二氧化钼(molybdenum dioxide,MoO2)作为一种具有完整配位的金属性氧化物材料而受到关注。初步研究表明二氧化钼具有较高的化学稳定性(不溶于强酸和强碱)、较好的抗氧化性和高导电性，使得MoO2在储能材料电极、催化剂及表面增强拉曼散射领域存在潜在的应用前景。尤其是，MoO2作为一种稳定且具有高浓度自由电子的金属氧化物，有可能形成可见光波段的局域表面等离子体效应(localsurface plasmon resonance,LSPR)，从而成为替代Au、Ag等贵金属的潜在的廉价表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)基底材料。目前，针对MoO2的研究方兴未艾，在材料制备、材料控制、SERS测量方法、SERS机理及探测普适性等方面均需要系统的研究。因此本论文开展二氧化钼的制备及SERS研究，具体研究内容及成果如下：　　(1)采用化学气相沉积法，通过双温区独立控制硫粉和三氧化钼(molybdenum trioxide, MoO3)粉末的蒸发与反应，探索了衬底、源材料比例和反应时间对MoO2尺寸、分布的影响规律，实现了不同衬底上分散MoO2纳米片的可控制备。　　(2)基于上述MoO2纳米片，以罗丹明(R6G)为例，探索了MoO2纳米片的SERS性能。通过研究拉曼光谱激光功率、收集时间、积分次数对测试结果的影响，我们确定了MoO2纳米片SERS测量的标准程序。基于上述程序，我们研究了MoO2纳米片的SERS效应，发现MoO2纳米片展现了良好的SERS性能，其对R6G的检测限优于2×10-8M，EFs可达1.41×105。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 二氧化钼的结构

1.2.1 晶格结构

1.2.2 能带结构

1.3 二氧化钼的研究进展

1.3.1 制备方法

1.3.2 应用进展

1.4 本论文的研究目的和意义

第二章 二氧化钼的材料制备方法及主要表征手段

2.1 二氧化钼CVD制备装置

2.2 主要材料表征手段

2.2.1 Raman光谱

2.2.2原子力显微镜

2.3 双端电学器件结构制备

第三章 MoO2纳米晶体的制备研究

3.1 引言

3.2 MoO2纳米晶体的生长研究

3.2.1 CVD法制备MoO2纳米晶体流程及关键参数

3.2.2 衬底对MoO2纳米晶体生长的影响

3.2.3 反应时间对MoO2纳米晶体生长的影响

3.2.4 硫/三氧化钼比例对MoO2纳米晶体生长的影响

3.3 小结

第四章 MoO2的SERS性能研究

4.1 引言

4.2 SERS测试前的准备

4.3 SERS测试与分析

4.3.1 测试条件的校准及选择

4.3.2 浓度效应

4.3.3 增强因子计算

4.4 小结

总结及展望

总结

展望

参考文献

致谢