SERS基底的理性設(shè)計及其在檢測中的應(yīng)用.pdf

1、伴隨現(xiàn)代納米科技的發(fā)展和激光技術(shù)的進步，表面增強拉曼光譜(surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)如雨后春筍快速發(fā)展，SERS能夠檢測位于或者接近等離子結(jié)構(gòu)（主要是金銀等貴金屬）表面的分子，從而極大拓寬了常規(guī)拉曼光譜的應(yīng)用。SERS具有檢測靈敏度高、快速、譜峰窄能夠?qū)崿F(xiàn)多組分同時檢測以及指紋光譜特性等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于爆炸物檢測，環(huán)境監(jiān)測以及生物成像等領(lǐng)域。近年來，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，基底材料

2、也從單一的貴金屬納米粒子溶膠逐漸發(fā)展到兼具SERS和熒光、磁性、光催化等與一體的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。為了提高SERS檢測技術(shù)的普適性，要求SERS基底要具有良好的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性以及對基底表面進行理性修飾等?？偠灾?，針對不同需要理性設(shè)計SERS基底材料和對基底進行理性修飾是SERS檢測技術(shù)的靈魂。本文制備幾種以貴金屬材料為基礎(chǔ)的SERS增強基底，并且對其進行理性修飾，將其應(yīng)用到爆炸物檢測、癌細胞診斷等領(lǐng)域。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.以

3、銀納米粒子溶膠作為“墨水”，利用噴墨打印機將銀納米粒子打印到試紙上得到銀納米粒子試紙，這是一種簡單、經(jīng)濟的制備大面積的SERS基底的方法。將銀納米粒子一層一層的打印到濾膜上面，實現(xiàn)了銀納米粒子在試紙上面的高度規(guī)則的覆蓋。打印的銀納米粒子試紙收集目標分子以后，試紙上面的不同區(qū)域的SERS信號強度幾乎一樣，證明了這樣制備的紙質(zhì)傳感器是很規(guī)則的。另外一個方面來說，通過調(diào)整打印層數(shù)，能夠調(diào)整表面等離子體吸收的性質(zhì)以便達到最大的拉曼增強效果。

4、r>　　在銀納米粒子試紙上面修飾對巰基苯胺(PABT)，修飾PABT的目的有兩個，一是通過PABT和三硝基甲苯(TNT)之間的電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)可以有效地收集空氣中漂浮的TNT的分子，二是利用PABT和TNT之間相互作用導(dǎo)致的多重的光譜共振可以巨大的增強PABT的拉曼光譜。于是建立一種拉曼開關(guān)的概念:通過PABT拉曼光譜強度的變化來間接反應(yīng)TNT的含量，實現(xiàn)對TNT的檢測。在近紅外激光的輔助下還可以實現(xiàn)一種類似于警犬鼻子“聞”那樣的方式，檢測

5、在各種背景介質(zhì)例如衣服、皮革、信封、土壤中殘留的痕量爆炸物。
　　2.采用自組裝的策略制備得到超薄g-C3N4和銀包金納米粒子的復(fù)合結(jié)構(gòu)，即在g-C3N4表面修飾陽離子聚合物聚乙烯亞胺(PEI)，然后利用靜電吸附實現(xiàn)銀包金納米粒子在片子上的組裝。這種策略的優(yōu)勢在于復(fù)合結(jié)構(gòu)形貌可控、納米粒子的負載率可調(diào)。對于單純的銀包金納米粒子，因為g-C3N4片子較大的比表面積和π-π*相互作用等能夠?qū)δ繕朔肿佑行?，故?fù)合結(jié)構(gòu)具有很強的SER

6、S增強能力。最后，將葉酸分子物理吸附在上述復(fù)合結(jié)構(gòu)上，讓葉酸充當靶向分子和信號分子的雙重角色，利用葉酸與癌細胞表面葉酸受體的特異性作用就可以實現(xiàn)對癌細胞的有效識別。
　　3.先利用“種子生長法”制備四氧化三鐵與金納米粒子啞鈴狀的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，然后在異質(zhì)結(jié)構(gòu)中金納米粒子表面繼續(xù)生成一層銀殼，最后得到了四氧化三鐵與銀包金納米粒子的啞鈴狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)。通過調(diào)控金納米粒子“種子”和前驅(qū)體油酸鐵的比例，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)合結(jié)構(gòu)從啞鈴狀結(jié)構(gòu)到核殼結(jié)構(gòu)的演變。