非水电化学体系表面增强喇曼散射光谱中影响增强效应因素的实验研究

本文测定了咪唑在甲醇溶液中吸咐在电化学粗糙后的银电极表面上的表面增强喇曼散射(SERS)光谱,及其随电位和激光照射时间的变化,同时还观察了银电极表面的结构形态,并研究了非水体系中咪唑吸附在银电极上产生SERS效应的一些机理。     

不同尺寸金纳米颗粒的制备及其SERS性能

为了研究不同尺寸的金纳米颗粒作为表面增强喇曼散射(SERS)活性基底对表面增强喇曼光谱的影响,采用氯金酸作为金源,柠檬酸三钠作为还原剂及保护剂,通过控制柠檬酸三钠的加入量合成了不同尺寸的金纳米颗粒。通过扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见分光光度计(UV-vis)等技术对金纳米颗粒进行了性质表征。利用喇曼光谱仪,以罗丹明B作为被检测探针,研究了三种不同尺寸的金纳米颗粒(20、50和100 nm)喇曼增强效果。通过喇曼光谱图发现20和50 nm的金纳米颗粒具有较好的SERS效果。随后以20 nm的金纳米颗粒为SERS活性基底,对表面增强喇曼光谱检测罗丹明B的检测限进行了研究,可以使罗丹明检测限灵敏度达到10-9 mol/L。     

表面增强喇曼光谱研究脐橙中亚胺硫磷农药残留

为了证实以团絮状银胶为基底的表面增强喇曼光谱（SERS）技术结合化学计量学方法能有效实现脐橙中农药残留检测,采用德国布鲁克公司的共焦显微喇曼光谱仪,对脐橙中的亚胺硫磷农药残留的快速无损检测进行了研究。通过留一交互验证法得出农药检出限为4.113mg/L,并对SERS光谱进行7种方法的预处理。结果表明,先基线校正后卷积平滑预处理的建模预测效果最好;结合偏最小二乘法建模,预测集的相关系数和预测均方根误差分别为0.904和4.890mg/L,校正集的相关系数和预测均方根误差分别为0.919和3.990mg/L。结果证明了SERS定量分析的科学性和可行性,这对国内水果的生产和出口水果的农药残留检测有一定的参考作用。     

贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底SERS研究进展

由于贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底可为喇曼光谱分析技术提供灵敏度高、稳定性好、生物相容性好的基底而备受关注。首先从电磁原理和化学原理两个角度出发,系统地探讨了贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底表面增强喇曼散射(SERS)的机理,进而概述了石墨烯及贵金属纳米颗粒的制备方法及其性能特征,并详细介绍了化学气相沉积法制备石墨烯和物理法制备贵金属纳米颗粒的过程。在此基础上,对不同贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底SERS的国内外研究进展进行了综合的阐述和分析,主要介绍了贵金属Ag,Au和Pt的纳米颗粒复合体系,最后对贵金属纳米颗粒/石墨烯复合基底SERS技术在各个领域的应用及其发展前景进行了展望。     

基于纳米Au胶表面增强拉曼光谱对水中链霉素残留量的快速检测

为实现快速检测水中硫酸链霉素(STR)的残留,探 索建立一种STR水溶液的表面增强拉曼光谱(SERS,surface enhanced Raman spectroscopy)检测方法。应用电磁炉加热以柠檬酸三钠还原氯金酸(HAucl ₄)制成的Au胶纳米颗 粒作为表面增强基底,先后分析了Au胶纳米颗粒的吸收光谱、STR水溶液的SERS以及拉曼峰 归属; 然后确定了最佳的光谱仪功率、Au胶纳米颗粒的加入量和吸附时间;最后以1031cm－1处拉曼峰作为特征峰 建立STR水溶液的标定曲线,并对标定曲线的准确度和精确度进行验证。实验结果表 明,当水中STR质量浓度范围为2.0~20.0 mg/L时,1031 cm－1处的拉曼峰强度与STR水溶液的质量浓度有良好的线性关系, 线性方程为Y=293.31X+435.42, 决定系数R²为0.933 。真实值与预测值之间的R²为0.964,均方 根误 差(RMSEP)为1.3043mg/L,回收率为92.1~133.0%,相 对标准偏差(RSD,n=5)为0.88~2.41%。     

两种基底对中药溶液喇曼光谱增强作用的比较

为了对比分析TiO₂-AgNPs薄膜与银胶纳米颗粒溶液两种表面增强喇曼光谱散射（SERS）基底对中药溶液样品的SERS增强效果，选取中药附子溶液作为实验样品，分别采用两种SERS基底通过喇曼散射实验取得其表面增量喇曼光谱，并进行了解析对比。结果表明，TiO₂-AgNPs薄膜与银胶纳米颗粒溶液两种SERS基底都对中药附子溶液的喇曼散射光谱起到了明显的增强作用；TiO₂-AgNPs薄膜的增强效果相对于银胶纳米颗粒溶液更为敏感，如在喇曼位移1398cm-1的相对峰强比，TiO₂-AgNPs薄膜基底为27.85%，银胶纳米颗粒溶液基底为11.97%，但其具有易氧化、可用时间短、制备难度大、可重复性不高等缺点，因此更适于样品成分的精确鉴定，银胶纳米颗粒溶液具有制备更简单、使用时间长、稳定性和重复性好等优点，适于大量样品成分确定对比的检测；两种基底对中药溶液样品的SERS增强各有优势。此结果对国内外利用SERS技术分析中药有效成分的基底选择有一定参考作用。     

壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱测试系统设计

基于壳层隔绝纳米粒子增强技术,开发了一种新型的等离激元拉曼光谱测试系统,该系统能够有效地提高被测物质的拉曼反射信号强度。壳层隔绝纳米粒子增强技术采用包裹了极薄的二氧化硅或者氧化铝壳层的单层金纳米粒子,能够产生较强的表面增强效应。整个测试系统的硬件部分主要包括双处理器（ARM和DSP）主控板、半导体激光光源、光谱仪、光纤探头和粒子施加装置;软件部分能够自动获取被测物质的拉曼谱图。这里,粒子施加装置用于自动地将壳层隔绝纳米粒子施加到被测样本中。在实验中,将测试系统用于检测食品违禁添加物三聚氰胺和孔雀石绿,以验证壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱技术。实验结果表明,该测试系统具有较高的测试灵敏度和较短的测试时间,广泛地适用于食品安全中痕量物质快速检测。     

复合磁性纳米粒子Fe3O4@SiO2-Ag的制备以及在表面增强拉曼光谱中的应用

磁性Fe₃O₄纳米粒子具有很多独特的性质,如超顺磁性、小尺寸效应及宏观量子隧道效应等。这些性质使其在磁记录材料、磁流体材料、染料、催化剂和电子材料等方面显示出特殊功能。Ag纳米粒子由于粒径处于纳米尺寸,具有高的表面活性和表面能,显示出优良的催化、光学及抗菌性能。将磁性纳米粒子和Ag纳米粒子两者结合,形成Ag掺杂的Fe₃O₄磁性纳米粒子,使其既保留了Ag纳米粒子的优良特性,又拥有磁性纳米粒子的独特性质,呈现出巨大的应用潜力。在本文中,利用非电极沉积的方法将Ag纳米粒子沉积在Fe₃O₄@SiO₂磁性纳米微球的表面。通过多种方法表征了Fe₃O₄@SiO₂-Ag磁性复合纳米粒子。同时,制备了Fe₃O₄@SiO₂-Ag磁性复合纳米粒子的SERS衬底,并研究了该衬底对罗丹明6G和结晶紫的SERS活性。实验表明Fe     

基于表面增强拉曼光谱的水中土霉素残留量的快速检测

应用表面增强拉曼光谱(SERS)检测技术,建立了一 种水中 土霉素(OTC,oxytetracycline)残留量的快速检测方法。实验以表面增强试剂OTR202和OTR103作为活性基底,并使用自适应迭代 惩罚最小二乘法(air-PLS)扣除荧光背景;然后对所用胶体和胶体混合物的吸收光谱与 OTC水溶液的 SERS光谱进行了探讨;最后分析了样品的加入量和不同混合的时间对SERS信号强度的影响, 建立了水中OTC残留浓度X与SERS光谱的1332cm－1处峰面积Y之间的线性 回归方程。实验结果表明,当水中的OTC 浓度范围为0.1~22.0mg/L时,水中OTC残留浓度与1332cm－1处峰面积之间呈现良好的线性关系,线性方程 为Y=5165.7X+4304.9,决定系数R²为 0.986。预测集 样本OTC含量的真实值与预测值之间的R²为0.973, 均方根误差(RMSEP)为1.112m g/L,回收率为96.7~124.5%,相对标准偏差(RSD,n=5)介于1.2098~4.787, 可满足水中OTC残留量的检测,为现场快速检测水中OTC残留量奠定了良好的基 础。     

Zn(SCN)_2·2H_2O晶体结构和喇曼光谱的研究

本文报道了一种新的非线性光学晶体Zn(SCN)_2·2H_2O的结构和喇曼光谱。对结构和喇曼光谱的关系进行了讨论。     

纳米结构分子吸附引起的表面增强拉曼散射研究

利用模板印刷技术,制备了具有不同局域表面等离子体共振(LSPR)峰的Au纳米空心半球壳结构,并以4-巯基苯胺(4-ATP)为探针分子研究了纳米结构表面吸附分子对表面增强拉曼散射(SERS)强度的影响。结果表明,当纳米结构的LSPR峰位处于激发光波长的短波长或"马鞍型"位置时,SERS强度随吸附分子数的增加而增大;当处于长波长位置时,SERS强度呈现先增大后减小的趋势。利用分子吸附理论和纳米结构表面局域场强度变化,对此现象进行了解释。     

多种形貌纳米银的电化学制备及其表面增强拉曼光谱研究

采用电化学沉积的方法制备出球状、棒状、树枝状、立方体状、带孔洞的多面体状的纳米银.扫描电镜的显微观察结果显示,沉积电压不仅影响纳米银的尺寸大小而且对形貌也有重要影响.通过对球状和树枝状纳米银进行的表面增强拉曼光谱(surface-enhanced raman scattering,SERS)的应用研究表明,用电化学沉积...     

C层包覆Ag纳米颗粒基底的表面增强拉曼散射研究

Ag纳米结构是最常用的表面增强拉曼散射(SERS) 活性基底,缺点是Ag的化学稳定性和 生物相容性比较差。为此,利用化学方法合成了一种新型的SERS活性基底—纳米碳层包覆的 Ag(Ag@C)纳米颗粒。利用透射电子显微镜(TEM)和紫外- 可见吸收光谱对制备的核壳结构纳米颗粒进行了表征,并研究了颗粒的SERS活性。结果表明 ,罗丹明6G(R6G)、结晶紫(CV)和孔雀石绿(MG)分子在Ag@C悬浮液中的SERS光谱强度 与在Ag胶中的SERS光谱强度相比显著增强。根据光谱 的变化规律推断,额外的增强来自于化学增强。由于C层的存在,相比于Ag纳米颗粒, Ag@C颗粒的化学稳定性和生物相容性都有所改进。     

激光烧蚀Ag表面的结构表征及纳米产物的光谱应用

用Nd：YAG激光器对Ag片在二次去离子水中进行烧蚀,用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对Ag表面形态进行测量,发现其表面呈现具有nm量级的粗糙度。同时,在Ag片所处的液体中制备出了具有nm尺度“化学纯净”的Ag胶体系。此体系中,Ag纳米颗粒尺度分布均匀,并且具有很好的稳定性。通过用对羟基苯甲酸(PHBA)作为探针分子,对这种纯净Ag胶体系中的表面增强拉曼散射(SERS)进行研究测试发现,这种Ag胶体系是一种非常高效的SERS活性增强基底,对其原因进行了分析。     

不同掺杂浓度的CdS：Mn/SiO_2核壳纳米结构的光致发光

通过反胶束法合成了分散性较好的Mn2＋掺杂的CdS/SiO2核壳纳米结构,在合成过程中,没有添加任何偶联剂。利用高分辨透射电镜和电子衍射仪器对合成的纳米颗粒的结构进行了表征。进一步研究了这些纳米颗粒的光致发光谱、光致发光激发谱和电子自旋共振谱,对于不同的Mn2＋掺杂的CdS/SiO2核壳纳米结构的发光特性和机制进行了详细的分析。这些稳定的荧光纳米颗粒可望在生物、医学等方面以及与材料相关的领域内有广泛的应用。     

锐钛纳米TiO_2制备及表面性质测定

以TiCl4为原料,加入硫酸盐作为添加剂,采用沸腾回流强迫水解法成功地制备了粒度小、粒径分布窄的锐钛型纳米TiO2,用粒度分布仪、透射电子显微镜、X射线衍射计检测了产物形貌、粒径及晶型。同时,采用接触角测量仪、Zeta电位仪、分光光度计等对样品表面性能进行测定。结果表明,通过控制浆液和SO24-离子的浓度,加入分散剂六偏磷酸钠,选择适宜的固液比及pH值等因素,可得到粒度分布窄、在水中分散均匀的锐钛纳米TiO2,为纳米TiO2的有机修饰做好必要的前期准备。     

用于纳米劈裂技术的新型芯片及增强拉曼光谱实验

为了定量研究纳米颗粒的间距对拉曼(Raman)光谱强度的影响,研制了具有高稳定性的纳米劈裂芯片及装置。利用此芯片及装置,可以获得纳米金属桥断裂后自动形成的两针状纳米电极(纳米颗粒),并且能在pm级精度上操纵两纳米电极间的距离,以观察相应拉曼光谱强度的变化。在利用两纳米电极作为增强体的基础上引入了第3纳米电极,以观察其位置对拉曼光谱信号的影响。实验结果表明,光谱信号的强度强烈依赖于3纳米电极的相对位置,第3纳米电极的引入能进一步提高增强因子,为拉曼光谱增强机制的理论研究提供了重要参考数据。     

用于固态纳米孔制备的单层WS2薄膜转移技术北大核心

由于单层WS2薄膜转移技术的限制,使基于WS2的固态纳米孔精确构筑成为了技术难题,限制了WS2等新型二维材料在固态纳米孔DNA测序领域的应用。在可控生长WS2单层薄膜的基础上,以在SiO2/Si衬底上生长的单层WS2薄膜为研究对象,通过改进传统的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）辅助湿法转移技术,成功地将单层WS2薄膜精确转移至纳米/微米级Si3N4窗口上。本方法具有可重复性好和操作简便等特点,特别适合小尺寸薄膜的精确转移,可推广至其他二维材料的应用,进而推动基于二维材料的固态纳米孔DNA测序技术的发展。     

一种基于离心沉积金钯核壳纳米颗粒膜的光纤H2传感器

鉴于低维纳米材料的大比表面积可以极大的提高材料与气体分子的接触面积,增强 氢敏材料的灵敏度,本文提出了一种基于离心沉积金钯(Au-Pd)核壳纳米粒膜的反射式光 纤氢气传感器。实验中采用种子 溶液生长法合成尺寸约40nm的立方金核,后在金核溶液中加入Pd的 生长液,进而得到粒径约62nm的Au-Pd 核壳纳米颗粒。在4000rpm,8min条件下,将4mL纳米颗粒溶液水平 离心沉积在10 mm×10mm的石英玻璃 基片上得到氢敏纳米膜。表征分析结果显示,该方法制备的Au-Pd核壳纳米粒子粒径均 一、结晶良好,离 心沉积薄膜厚度均匀为200nm。在不同浓度氢气环境下,通过搭建的 带有双光路补偿的反射式光纤束传感 器对纳米粒薄膜的氢敏特性进行了测试。结果表明,该传感器对浓度在0.1%～4%的氢气具有较高的响应速 度,在多次通/放氢循环中表现出良好的稳定性和可重复性;随着氢气浓度的降低,传感 器的灵敏度呈非线性增大,有利于对低浓度氢气的检测。