用于表面增强拉曼散射的石墨烯/纳米粒子复合基底材料的研究现状

表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)自从被发现以来在单分子检测、生物医学体系、环境科学、纳米材料以及传感器等领域获得了广泛的应用,而其SERS增强因子、物质吸附能力等性能的好坏主要取决于SERS的基底材料及结构。相比于纳米粒子的SERS基底,石墨烯/纳米粒子复合材料的SERS基底由于石墨烯额外的化学增强作用、表面分子富集和荧光淬灭等功能而受到各国研究人员的重视。首先分析了石墨烯/纳米粒子复合材料的SERS增强机理,然后从材料制备和基底结构两个方面综述了石墨烯/纳米粒子复合材料在SERS上的研究现状,最后对其未来的发展方向进行了展望。     

金纳米阵列薄膜的制备及在表面增强拉曼光谱中的应用EI北大核心CSCD

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种灵敏度很高的分析技术,可以给出分子水平的光谱信息,常被用于痕量分析检测。金纳米颗粒(AuNPs)由于其可控制备、独特的光学特性,是最常用的SERS基底材料之一。然而,如何经济、高效地制备出一种性质稳定、耐保存的拉曼基底材料,仍是亟待解决的问题。文中通过静电纺丝工艺,将修饰了β-环糊精的AuNPs聚合液制备成静电纺丝薄膜;将此薄膜用作SERS基底材料,以罗丹明6G作为探针分子,获得了优异的SERS效果,增强因子约为10~5,检测限达到10^(-6)级以下,且基底材料的重复性优越。     

金纳米阵列薄膜的制备及在表面增强拉曼光谱中的应用

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种灵敏度很高的分析技术,可以给出分子水平的光谱信息,常被用于痕量分析检测。金纳米颗粒(AuNPs)由于其可控制备、独特的光学特性,是最常用的SERS基底材料之一。然而,如何经济、高效地制备出一种性质稳定、耐保存的拉曼基底材料,仍是亟待解决的问题。文中通过静电纺丝工艺,将修饰了β-环糊精的AuNPs聚合液制备成静电纺丝薄膜;将此薄膜用作SERS基底材料,以罗丹明6G作为探针分子,获得了优异的SERS效果,增强因子约为10~5,检测限达到10~(-6)级以下,且基底材料的重复性优越。     

负载银簇的硅基杂化纳米颗粒制备及其SERS性能

本研究发展了一种简便的“原位还原”策略构建负载银簇的硅基杂化纳米颗粒(Ag@SHNPs)。首先利用两亲性嵌段共聚物PS₈₉-b-PAA₁₆自组装行为和3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)在亲水链段PAA区域的水解缩聚反应形成有机硅胶束杂化纳米结构, 再利用有机硅骨架中丰富的巯基作为还原位点, 原位将银盐转化为银簇, 最终得到负载银簇的硅基杂化纳米颗粒, 并对该杂化纳米颗粒的形貌、结构以及成分组成作了分析。通过测试材料对不同细胞系的毒性验证了其良好的生物相容性。最后以4-巯基苯甲酸(4-MBA)为探针分子, 对硅基杂化颗粒基底的表面增强拉曼散射(SERS)活性进行检测。在532 nm波长的激光激发下, 4-MBA标记的硅基杂化纳米颗粒展示出明显的拉曼信号增强特性, 增强因子约为10⁵。因此, 该硅基杂化基底材料在SERS生物成像和高灵敏检测方面具有潜在的应用前景。     

Au@石墨烯量子点复合材料的制备及表面增强拉曼散射应用

以柠檬酸钠为还原剂,采用原位化学还原法制备了Au@石墨烯量子点复合材料。对材料进行了扫描电镜、透射电子显微镜、能谱仪、紫外可见光吸收光谱仪、X射线光电子能谱仪以及拉曼光谱仪等表征。结果表明,复合材料相比于氧化石墨烯量子点的I_G/I_D值增加,说明其石墨化程度有所提高。将复合材料应用到表面增强拉曼散射(SERS)中检测罗丹明6G(R6G),复合基底的SERS强度为Au纳米基底的9倍,是氧化石墨烯量子点基底SERS强度的12倍,表明Au@石墨烯量子点复合材料在SERS检测中具有潜在应用。     

超快激光制造表面增强拉曼散射传感器

表面增强拉曼散射(SERS)传感器在诸多领域拥有重要的应用潜力。为实现高精度SERS检测，增加热点密度和热点区域中分析物分子数量成为当前研究的重点。超快激光可快速在材料表面构筑大面积的微纳米结构，对于高性能SERS基底的商业化制备具有重要的意义。本文从热点密度和检测区域中分析物分子浓度两个方面，总结了近年来超快激光制造高性能SERS基底的工艺方法。超快激光既能“自下而上”，也能“自上而下”加工出具有局域场增强效应的微纳米结构。其中，超快激光制备的超疏水表面是目前实现待测分子富集的有效方法之一。最后展望了激光制备SERS基底的应用前景。     

纳米颗粒自组装SERS基底的发展及应用进展

表面增强拉曼散射(SERS)技术作为一种分析手段,因其高灵敏度、高选择性、及对样品的非破坏性等,在生物医药、环境检测、分析化学及食品安全等领域获得了广泛应用。金属纳米颗粒阵列因具有较强的局部表面等离子共振效应,能构造出高性能的SERS基底。自组装技术作为可制备出高度有序、可重复性高且结构可控的纳米阵列的方法,迄今仍是SERS基底构造研究领域中的热点。简单介绍了自组装技术的方法及其在SERS基底制备中的发展及应用,并对其未来发展趋势做出展望。     

自组装金纳米粒子及其SERS应用

利用柠檬酸钠还原法制备了粒径均匀的AuNPs,并成功实现了其在APTMS修饰的玻璃表面的自组装,得到表面增强拉曼(SERS)基底。以R6G为探针分子检验了SERS基底的活性,其具有较强的增强性能。探讨了不同粒径AuNPs对SERS基底性能的影响,结果表明SERS基底的增强因子随着粒径的增大而增强。这种自组装策略为低浓度有机污染物的探测提供了一种有效的方法。     

表面增强拉曼散射基底制造方法的研究现状

本文回顾了近年来表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)基底制造方法的研究发展现状.重点就基于新型微纳加工技术发展起来的SERS基底制备方法,包括能量束刻蚀技术、自组装及纳米球刻蚀技术等展开介绍.阐述了SERS技术在机理研究、痕量检测、传感器等方面的应用.最后,对SERS基底研究进行了展望.     

飞秒激光直写加工SERS基底及其应用

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)是一种高灵敏度、高分辨率的分子识别技术，在多个领域具有非常重要的应用价值。飞秒激光直写作为一种新兴的低成本、高分辨率、高灵活性的微纳加工方法，在制备SERS基底领域得到了广泛的应用。本文重点概述了四种飞秒激光直写制备SERS基底的加工方法，主要包括飞秒激光双光子还原、飞秒激光切割金属、飞秒激光切割-溅射、飞秒激光3D打印。文章简单介绍了各方法制备SERS基底的性能与应用场景，阐述了飞秒激光直写加工在制备SERS基底中的优势，旨在为今后相关研究提供参考。     

聚苯乙烯-金纳米复合材料的可控组装及表面增强拉曼散射性能

无皂乳液聚合制备单分散聚苯乙烯(PS)微球,经过阳离子化后,在其表面通过界面可控自组装方法修饰金纳米粒子(Au NPs)制备PS-Au复合物SERS基底,通过调制组装体系中Au NPs数量控制PS微球表面金纳米粒子密度。采用紫外-可见吸收光谱、扫描电子显微镜、热重分析和拉曼光谱对PS微球及PS-Au复合物的表面形貌、组成及性能进行了表征。结果显示,金纳米粒子尺寸为40 nm、体积为3 mL时,组装得到的PS-Au复合材料具有较好的分散性和稳定性,并展现出较好的表面增强拉曼散射(SERS)活性,其增强因子达到10~5。该复合物材料作为增强基底进一步被应用于农药福美双的SERS检测,其灵敏度达到0.1×10~(-6)。     

有序介孔碳负载纳米金属颗粒及其SERS性能研究

为了提高待测物的表面增强拉曼散射光谱(SERS)的检测性能,采用超声技术在有序介孔碳(OMC)上负载Ag和Au纳米颗粒(NPs)制备出OMC/Ag@Au NPs复合材料并以其作为SERS检测基底.通过TEM、SEM和XRD等技术对材料进行结构表征,以罗丹明6G(R6G)为探针分子,对材料的SERS检测性能进行评价.研究结果表明,OMC/Ag@Au NPs复合材料的孔径为5.9 nm,比表面积高,为426.1 m2·g-1,对有机物分子表现出较强的吸附富集作用,R6G的检测限达到10-8 mol/L,拉曼位移在613 cm-1处峰值强度的相对标准偏差(RSD)为3.7％,且该复合材料在室温条件下储存45 d后仍能保持高SERS活性.由此可见,采用超声技术制备OMC/Ag@Au NPs复合材料的方法简便,复合材料的SERS检测灵敏度高、均一性和稳定性好.这是由于:一方面,Ag和Au NPs的表面等离子体共振效应(SPR)产生电磁增强作用;另一方面,OMC对R6G分子的吸附作用产生化学增强作用.该复合材料在有机物检测领域具有很大的应用潜力.     

SERS活性基底的简述

sERS效应因其灵敏性而备受关注，获得好的sERs信号的关键是制备稳定、高活性的sERs基底。金属纳米结构阵列具有稳定、可调的特点，适合作为一种简单、可调的SERS活性基底，其尺寸、形状、周期、间隙的变化影响SERS活性，因此易于调控获得高SER$活性的基底。     

交流电沉积原位制备Au/Cu双金属SERS探测器

为进一步提高拉曼探测器的检测灵敏度、降低制备成本,使用交流电沉积法在预定的微区域内制备Au/Cu双金属纳米枝晶作为表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)基底。通过调节电解液中金、铜离子的浓度配比,制备不同金、铜质量比的SERS基底。以四巯基吡啶作为指针分子,进行激光共焦显微拉曼实验。结果表明:Au/Cu双金属纳米枝晶性能优于单独Au纳米枝晶与Cu纳米枝晶,且铜质量占比为30.1%的双金属SERS基底相比质量占比为13.2%、44.3%的基底具有更高的拉曼活性。从物理增强机理的角度,揭示增强性能与形貌特征的关系,即纳米枝晶分支分布越密集,性能越好。     

碳基材料模板法制备新材料的研究进展

碳基材料是最具应用前景的模板材料之一。结合近几年不同种类的碳基材料模板法调控制备新材料的发展,综述了利用活性炭、炭黑、碳纳米纤维、碳纳米管、炭气凝胶和石墨烯等碳基材料作为模板来合成新材料的研究进展,最后结合其性能重点讨论了碳基材料在未来工业领域应用的优缺点,并对其发展趋势进行了展望。     

锂空气电池中的碳基材料:优势与挑战

碳基材料具有丰富多元的形态和优异的性能,是目前储能材料的重要组成部分。简要评述碳基材料作为锂空气电池阴极时结构与性能的关系,讨论碳基材料的结构设计与功能调控的重要性,指明碳基材料在锂空气电池中的研究重点,并对其在锂空气电池中的应用进行了展望。     

基于负载金纳米颗粒的TiO_2纳米线的SERS基底

表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)是一种灵敏度很高的生物检测技术。近年来有研究表明,在半导体纳米材料表面用贵金属修饰所得的结构具有很强的SERS效应。本文提出了一种基于负载金纳米颗粒的宽禁带半导体FiO_2纳米线的SERS基底。FiO_2纳米线的制备采用成本低廉、工艺简单的水热合成法,然后采用原位化学还原生长法负载Au纳米颗粒,最后引入罗丹明6G(R6G)作为探针分子,证明该SERS基底能有效增强拉曼信号,实现最低浓度为10~(12)。mol/L的R6G的检测,适合应用于包括生物分子、有机污染等在内的有机分子的痕迹检测。     

高度结晶Ti3C2单层纳米片的表面增强拉曼散射

表面增强拉曼散射(SERS)作为一种优秀的免标记无损检测技术,已被广泛应用于环境污染物检测、生物组织传感及指纹级分子分析等领域.与以贵金属和半导体为代表的传统SERS基底不同,本文报道了一种新型的高灵敏SERS基底材料,即无核二维电子气(2DEG)结构的Ti3C2单层纳米片,其具有高稳定性、生物相容性和低成本等优点.我们通过一种化学剥离和微波加热相结合的方法合成了具有洁净表面的、高度结晶的单层Ti3C2纳米片.Ti3C2单层无核2DEG的独特电子结构提供了理想的无核散射传输通道,使单层Ti3C2纳米片的拉曼增强因子达到了3.82×108,其对典型污染物的检出限高达10-11mol L-1.初步的毒理学实验表明,该物质的细胞毒性非常低.考虑到碳化物纳米片合成简单、良好的生物相容性、低成本以及高的化学稳定性,Ti3C2单层对于设计和制造具有超高灵敏度的柔性SERS衬底具有很好的应用前景.     

石墨烯掺杂碳基复合材料的研究进展

石墨烯是目前国内外研究的热点,其本身作为碳基材料与其他类型的碳基材料进行复合具有重要的研究价值.在简要介绍石墨烯性质的基础上,综述了近年来石墨烯与其他主要碳基材料进行复合的进展,主要包括C60、碳纳米管、炭黑、介孔碳及活性炭等,介绍了这些材料的实验合成方法与原理,并对其性能进行了比较分析,还重点阐述了石墨烯掺杂碳基复合材料现阶段的应用,并展望了该类材料在未来的发展方向.     

碳基材料在电催化析氢反应中的应用

氢作为一种高燃烧热值的清洁能源载体,对于解决当前日益严峻的能源短缺和环境污染问题具有重要意义。与传统的化石燃料(如天然气、煤)重整制氢相比,电催化分解水作为一种清洁可再生的制氢工艺具有重要的应用前景。但目前常用的电解水析氢反应(HER)催化剂多为贵金属基(如Pt)材料,储量稀少且成本高昂,因此开发低成本、高活性的非贵金属HER催化剂是当前该领域研究面临的重要挑战。本文综述了近年来碳基材料用于HER催化研究的相关进展。根据碳基材料在HER催化剂中扮演的功能将其分为两大类:活性相和复合相。作为活性相时,通过异质原子掺杂等方式激活其本征活性,直接应用于催化析氢反应;作为复合相时,其作用有导电基底、高分散载体、耐腐蚀防护层等,通过协同增强效应,提高复合催化剂的整体活性,目前个别非贵金属催化剂的活性几乎可以与Pt基催化剂相媲美。本文总结了这些新型碳基HER催化剂的研究进展及其性能调控策略,并对未来开发低成本、高效率的HER催化剂的探索方向进行了展望。