金—分子印迹聚合物的制备及其在SERS中的应用研究

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表面增强拉曼散射技术(SERS)是一种基于拉曼光谱的物质分析手段,因其具有高灵敏度的特性,近年来已经广泛应用于化学/生物传感器、单分子检测、生物医学检测等领域。然而在该技术迅猛发展的同时也暴露出了其自身存在的缺陷:表面增强拉曼散射技术虽然能够对低浓度的物质进行检测,但是由于一般的增强基底不具备选择性,因此在检测过程中无法排除杂质的干扰,使得其检测效果不理想,制约了SERS技术的进一步发展。为弥补表面增强拉曼散射技术选择性不足的缺陷,将SERS技术与相对成熟的分离技术——分子印迹技术(MIT)相结合。分子印迹技术是以制备对模板分子具有高度识别能力和高吸附性能的分子印迹聚合物(MIPs)为目的的材料制备技术。由于分子印迹聚合物中包含与模板分子空间大小匹配、化学键相互作用的印迹活性位点,因此能够识别并特异性地吸附模板分子。利用分子印迹聚合物具有特异性识别并吸附模板分子的功能,达到提高检测过程中选择性的目的。将两种技术联姻,孕育了一条兼具高选择性和高灵敏度的物质检测新途径。在论文工作中,采用HEPES(4-羟基哌嗪乙磺酸)还原法制备了球形金纳米粒子(AuNPs)和金纳米花(AuNFs)两种不同形貌的金纳米粒子。该制备过程由于未采用有机溶剂、不需要高温高压等实验条件,因此符合“绿色化学”的定义。在制备金纳米粒子过程中,通过紫外吸收光谱和扫描电镜表征,研究了AuNFs粒子的生长过程。并且比较了两种不同形貌的Au纳米粒子的SERS效果;随后,以AuNPs作为载体进行表面硅烷化接枝,得到表面具有活性基团的Au/MPS复合物;最终,通过印迹聚合的方法,以罗丹明B为模板分子制备得到了Au-MIPs复合物结构。通过采用各种表征手段对Au-MIPs复合物进行分析和表征,并对其吸附性能进行评价以及SERS性能进行了研究。实验数据表明,AuNFs由于其表面粗糙度高于AuNPs,因此其SERS性能更优,在对罗丹明B的检测中,以AuNPs为基底检测限为10-6mol/L,而以AuNFs为基底的检测限达到了10-8mol/L。以AuNPs为基质制备得到的Au-MIPs对于罗丹明B分子具有特异性吸附功能,最大吸附量可达到10.41mg/g;在SERS性能表征中,其检测极限浓度达到10-10mol/L。因此说明Au-MIPs能够实现对物质分子进行特异性吸附,并且能够应用于对超低浓度待测分子的SERS检测。
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