三維金屬-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)制備及表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)研究.pdf

1、表面增強(qiáng)拉曼散射效應(yīng)(Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS)作為一種有力的分析技術(shù)已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注，尤其是對(duì)痕量的分子、DNA、病原體的檢測(cè)。本論文通過(guò)制備三維金屬/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的材料并作為一種靈敏度高、穩(wěn)定性好、生物相容性好的SERS活性基底，探討其制備機(jī)理、性質(zhì)特征和增強(qiáng)機(jī)理。三維金屬/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)為SERS活性基底的制備提供了新的思路，并在痕量污染物及生物分子分析方面有應(yīng)用前景。本論

2、文的研究?jī)?nèi)容包括以下方面:
　　1.采用二步的電化學(xué)法直接沉積金納米粒子于非晶碳基底上，調(diào)整沉積參數(shù)使得金納米粒子在60nm左右。中間引入石墨烯并調(diào)控第二步沉積的金納米粒子趨向于致密排列。石墨烯表面的含氧官能團(tuán)可以為金納米粒子的成核生長(zhǎng)提供活性位點(diǎn)，而由電化學(xué)還原得到的石墨烯表面的含氧官能團(tuán)數(shù)量可以通過(guò)還原不同厚度的氧化石墨烯來(lái)控制。以羅丹明B為探針?lè)肿訖z測(cè)其拉曼信號(hào)，結(jié)果表明，石墨烯調(diào)控的三維金納米粒子/石墨烯/金納米粒子復(fù)合結(jié)

3、構(gòu)作為SERS活性基底比單獨(dú)金納米粒子增強(qiáng)效果提高4.3倍。通過(guò)分析認(rèn)為，在致密的第二層金納米粒子間大量的“熱點(diǎn)”產(chǎn)生的近場(chǎng)耦合電磁場(chǎng)增強(qiáng)以及石墨烯的化學(xué)增強(qiáng)都是金納米粒子/石墨烯/金納米粒子復(fù)合結(jié)構(gòu)具有更好SERS活性的原因。
　　2.采用犧牲模板法合成了金納米空心球，并在正丁醇/水相界面對(duì)金納米空心球進(jìn)行界面自組裝，隨后轉(zhuǎn)移至ITO基底后。金納米空心球?qū)舆M(jìn)而與氧化石墨烯復(fù)合，再經(jīng)過(guò)二次界面自組裝構(gòu)筑了三維的金空心球/氧化石墨烯

4、/金空心球復(fù)合結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有比單獨(dú)的金空心球更好的SERS性能。當(dāng)金納米空心球與DNA連接后可用于目標(biāo)DNA的SERS檢測(cè)，利用DNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則將基底上的金納米空心球與溶膠中的金納米空心球有效橋接，并產(chǎn)生“熱點(diǎn)”，從而增強(qiáng)了DNA的拉曼信號(hào)。相比于實(shí)心納米粒子，金空心球的等離子能量更高，對(duì)DNA的檢測(cè)極限達(dá)到了0.1nM。
　　3.采用石墨烯作為中間層構(gòu)筑了銀納米樹(shù)枝/石墨烯/金納米粒子的三明治結(jié)構(gòu)。銀納米樹(shù)枝以及金納米

5、粒子通過(guò)電化學(xué)沉積法制備，氧化石墨烯中間層由電化學(xué)方法還原，通過(guò)控制還原時(shí)間(0s、400s、800s)可得到不同還原程度的石墨烯，并以此來(lái)調(diào)控上層金納米粒子的尺寸和疏密度。以羅丹明B為探針?lè)肿涌疾煦y納米樹(shù)枝/石墨烯/金納米粒子復(fù)合結(jié)構(gòu)的SERS檢測(cè)能力，結(jié)果顯示，復(fù)合結(jié)構(gòu)要比單獨(dú)的銀納米樹(shù)枝的拉曼信號(hào)增強(qiáng)9倍，其原因是三層結(jié)構(gòu)中有效等離子體的轉(zhuǎn)移以及三層結(jié)構(gòu)特有的暗等離子體模式的產(chǎn)生。銀納米樹(shù)枝/石墨烯/金納米粒子復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)羅丹明B的