石墨烯、石墨烯納米墻及其復(fù)合材料的SERS性能研究.pdf

1、拉曼光譜是一種能夠提供分子結(jié)構(gòu)信息的強(qiáng)大技術(shù)，在拉曼光譜技術(shù)中表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)以其超高的靈敏度(可到108)被物理、化學(xué)、生物等科學(xué)領(lǐng)域所廣泛關(guān)注。對(duì)于SERS，其增強(qiáng)機(jī)理主要是物理增強(qiáng)(EM)和化學(xué)增強(qiáng)(CM)兩種，物理增強(qiáng)是由于表面等離子體共振引起的電磁場(chǎng)增強(qiáng)，而化學(xué)增強(qiáng)是由于材料與分子之間的電荷轉(zhuǎn)移引起的。很多貴金屬都具有優(yōu)異的物理、化學(xué)性能和較強(qiáng)的SERS效果，在眾多貴金屬中Ag的增強(qiáng)效果最為突出。然而，由于金屬的吸

2、附性差和不穩(wěn)定性，導(dǎo)致金屬SERS襯底不能廣泛使用，因此尋找一種具有吸附性強(qiáng)，穩(wěn)定性高且具有SERS活性的襯底材料是至關(guān)重要的。石墨烯是一種基于SP2雜化組成的單層碳原子構(gòu)成的具有六角型呈蜂巢晶格的二維晶體，石墨烯以其優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)和機(jī)械特性被廣泛的用于顯示、能源、探測(cè)、光電子等領(lǐng)域。在眾多應(yīng)用中，石墨烯還可以被應(yīng)用于制備SERS襯底方面，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其具有較好的吸附性，因此石墨烯的穩(wěn)定性又可以作為隔離SERS襯底和被測(cè)物的屏障，這

3、是作為SERS襯底材料所夢(mèng)寐以求的。目前，石墨烯金屬SERS襯底的制備主要是把石墨烯轉(zhuǎn)移到襯底上，此過(guò)程會(huì)發(fā)生石墨烯結(jié)構(gòu)破壞、石墨烯與金屬納米粒子貼合不嚴(yán)等問(wèn)題。而石墨烯納米墻的出現(xiàn)使得石墨烯SERS襯底的研究進(jìn)入一個(gè)新的高潮。石墨烯納米墻可描述為自組裝，垂直站立，幾個(gè)多層石墨烯片納米結(jié)構(gòu)，其獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)可發(fā)展為SERS微結(jié)構(gòu)襯底的一個(gè)新方向。一方面，三維立體式結(jié)構(gòu)會(huì)使被測(cè)分子陷入墻結(jié)構(gòu)中，使得SERS襯底具有更好的吸附性；另一方面，

4、其三維結(jié)構(gòu)具有可折疊、可拉伸、重量輕、不易碎、柔性好等特點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)SERS襯底在特殊條件下工作的難題。
　　本文采用在泡沫鎳上原位生長(zhǎng)石墨烯并引入銀納米粒子，通過(guò)襯底結(jié)構(gòu)的觀察其與理想結(jié)構(gòu)的相似性，同時(shí)采用具有強(qiáng)烈熒光效應(yīng)的羅丹明6G作為探針?lè)肿?，?duì)銀納米粒子修飾的石墨烯泡沫鎳 SERS襯底進(jìn)行檢測(cè)，并與鎳薄片和泡沫鎳以及石墨烯泡沫鎳等SERS襯底進(jìn)行增強(qiáng)效果對(duì)比，來(lái)驗(yàn)證銀納米粒子修飾的石墨烯泡沫鎳SERS襯底的可行性。采用在

5、銅箔襯底上直接原位生長(zhǎng)石墨烯納米墻，制備一種石墨烯納米墻結(jié)構(gòu)的SERS襯底(G-SERS)。以羅丹明6G作為探針?lè)肿?，?duì)石墨烯納米墻SERS襯底進(jìn)行拉曼增強(qiáng)效應(yīng)的檢測(cè)，并且通過(guò)不同生長(zhǎng)時(shí)間的石墨烯納米墻SERS襯底對(duì)R6G增強(qiáng)效果的對(duì)比，來(lái)驗(yàn)證石墨烯納米墻結(jié)構(gòu)SERS襯底的有效性。最后在確定最優(yōu)生長(zhǎng)時(shí)間的石墨烯納米墻結(jié)構(gòu)SERS襯底上鍍銀，來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)SERS襯底的增強(qiáng)效應(yīng)，且石墨烯納米墻結(jié)構(gòu)還起到增加襯底吸附性和穩(wěn)定性的作用以及猝滅熒