【摘 要】
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表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)因具有单分子水平的高灵敏度,指纹图谱的高能量分辨率,衍射极限的空间分辨率和水环境友好等特点,在表面科学、分析科
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表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)因具有单分子水平的高灵敏度,指纹图谱的高能量分辨率,衍射极限的空间分辨率和水环境友好等特点,在表面科学、分析科学和生物医学等方面获得了广泛的应用。随着便携式拉曼光谱仪器的问世,SERS在食品安全、环境监测、国防和公共安全等领域的应用前景也越发为研究者所关注。然而,迄今为止,SERS技术通常仅局限于这些领域的实验室基础研究,对于在实际体系中的应用还存在着许多问题。特别是如何获得高灵敏、高稳定、高重现性和易商品化的SERS基底,已成为SERS领域的热点和重点之一,是SERS面向实际应用的基石和瓶颈。 因此,本论文致力于高重现、高稳定和高灵敏SERS基底的开发及其应用。具体工作如下: (1)高重现性、高稳定性和高灵敏SERS基底的开发。实现复杂体系中痕量物种的检测是分析科学的核心问题之一,也是SERS应用的重点。虽然,化学法制备的SERS基底实现了对具有共振拉曼效应的分子的单分子水平的检测,但是,制备时引入的保护剂往往会干扰痕量目标物种的检测,而保护剂的存在又是SERS基底稳定性的一个重要保证。因此,围绕如何保证SERS基底的稳定性的同时提高其灵敏度这一科学问题,本文开发了一种高稳定性和高灵敏度的Ag纳米基底,在合成方法上摒弃了传统柠檬酸钠还原法,选用盐酸羟胺和硼氢化钠双还原剂共同作用制备了Ag纳米基底。通过性能比对发现,本方法获得的SERS基底在保证一定稳定性和重现性的同时,其灵敏度相对于柠檬酸钠法提高了一个数量级。 (2)发展面向实际应用的SERS检测方法。将高稳定性和高灵敏度SERS基底用于化学战剂模拟剂DMMP的检测,通过改变SERS基底的预处理条件,发现SERS基底处于半干半湿状态时可测得很好的DMMP拉曼信号,但这种方法要求苛刻,无法满足单兵作战实际操作需求。因此,基于预团聚方法,本文开发了一种新型固态基底,实现了DMMP的实时、快速、便捷检测。 (3)金属硫化物核壳结构纳米粒子合成及应用研究。本研究包括三方面的内容,首先是发展了一种Au@SiO2纳米粒子的针孔填补技术;其次研究了碱性甲醇氧化中间体CO在Au@Au2S/Pt电极上的吸附行为;再次制备了Ag@Ag2S纳米粒子,并探讨了其在甲基橙和罗丹明B的光催化降解反应中的应用。
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