基于Au/SiO2纳米粒子的结晶紫表面增强拉曼特性研究

采用自组装-化学镀法制备了以SiO2为核,Au为壳层的核壳结构纳米粒子(Au/SiO2),以生物染色剂结晶紫为探针分子,研究了Au/SiO2的表面增强拉曼散射(SERS)效应,并考察了Cl-对SERS增强效应的影响。实验表明,Cl-对SERS有明显的增强效果,这主要是由于Cl-的加入使得Au/SiO2发生团聚,产生大量"热点",从而使SERS增强效果进一步加强。以Au/SiO2(5×1010 mL-1)为活性基底,KCl(0.01 mol/L)为额外增强剂,在水溶液中实现了对结晶紫(CV)的痕量检出,最低检测浓度可达到5×10-10mol/L。     

小尺寸金石墨纳米颗粒的合成与表征

在表面增强拉曼光谱(SERS)的研究领域中,基于局域表面等离子体共振效应的等离子体SERS基底的制备成为过去几十年的研究热点。然而,通常开发的等离子体金属基底具有较差的稳定性和重现性。对于SERS而言,石墨烯类材料具有拉曼化学增强效应,除此之外,还具有分子富集、强的稳定性与荧光猝灭能力等优点,因此基于石墨金属复合纳米材料的SERS基底受到了研究人员的重视。我们利用化学气相沉积(CVD)法制备了小尺寸的金石墨核壳纳米颗粒(Au@G),其粒径约为17 nm。我们通过在Au NP上包覆介孔二氧化硅来控制Au@G的尺寸,同时还研究了包覆二氧化硅过程中,正硅酸乙酯(TEOS)的浓度对于石墨壳层形成的影响。结果表明当TEOS在一定浓度范围内,其浓度的降低有利于得到石墨化程度高的Au@G。进一步利用Au@G对结晶紫分子进行拉曼检测,也表明了Au@G具有较好的拉曼增强效果。这种小尺寸的Au@G在分子检测与细胞成像分析领域中具有广泛的应用潜力。     

纳米金汞核-壳粒子的电化学制备及其光谱性质

在聚乙烯吡啶修饰导电玻璃电极表面进行了金纳米粒子的二维单层结构组装,通过电沉积方法在金粒子表面制备了纳米汞壳层.研究结果表明,汞壳层的形成导致了内部金粒子表面等离子体共振的谱峰红移和强度衰减.吸附于汞壳表面的结晶紫分子因可承受被金核增强的电磁场,而使其拉曼散射得到极大的增强.     

磁性Fe_2O_3/Au/Ag复合纳米粒子的制备及其富集作用研究

利用种子生长法制备了磁性Fe2O3/Au/Ag复合纳米粒子,采用UV-vis和SEM对其光学性质以及表面结构的变化进行了表征.通过调节硝酸银的用量,制备了一系列具有不同Ag壳层厚度和表面结构的双金属外壳纳米粒子.以苯硫酚(TP)为探针分子,研究了不同Ag壳厚度的磁性纳米粒子的表面增强拉曼散射(SERS)活性.结果表明其SERS活性与表面结构的改变有关,在同时出现Ag和Au光学性质的Fe2O3/Au/Ag复合纳米粒子表面可观察到最强的SERS效应,这与表面的针孔效应以及Ag和Au之间的耦合增强作用有关.考察了Fe2O3/Au/Ag复合纳米粒子的磁富集作用,并利用SERS原位监测磁富集溶液中低浓度TP的能力,研究结果表明通过磁富集可提高SERS检测限,并且Fe2O3/Au/Ag的磁富集能力较Fe2O3/Au弱,但前者SERS信号较强.     

用表面增强拉曼散射研究电解法制备的纳米银膜

用一种廉价的电解方法制备了纳米银膜,并详细研究了在这种银膜上的表面增强拉曼散射效果．结晶紫为本实验的检测性分子．通过实验发现,这种银膜用便携式拉曼光谱仪测试并计算出的表面增强拉曼散射的增强因子为603,并对结晶紫的最小检出限为0．1nmol／L．     

手持式拉曼光谱仪结合双金属Au@AgNPs聚集体检测环境水中结晶紫

构建了一种基于手持式拉曼光谱仪,结合双金属银包金粒子(Au@AgNPs)聚集体的现场快速检测结晶紫的表面增强拉曼光谱(SERS)方法。首先制备了“核-壳”粒径分别约为30 nm和6 nm的双金属银包金粒子(Au@AgNPs),并以NaCl作为聚集剂,获得了具有SERS活性的Au@AgNPs聚集体。结合激发光源785 nm的手持式拉曼光谱仪,实现了结晶紫的快速检测。以结晶紫位于1621 cm^-1处的特征峰进行定量分析,方法检出限为8.20μg/L,对河水和湖水中结晶紫的加标回收率为71.0%～128.4%。本文所构建的方法可用于监测结晶紫的非法使用。     

铬酸根离子的SERS检测及磁分离研究

介绍了一种基于表面增强拉曼光谱技术(SERS)的简单快速检测低浓度铬酸根离子的方法. 通过介质中水与铬酸根离子以及修饰在金基底和金纳米粒子表面的羧酸根形成氢键而构建“巯基苯甲酸-金基底/铬酸根-水/巯基苯甲酸-金纳米粒子”三明治结构. 通过检测标记分子的SERS信号判断溶液中是否存在铬酸根离子. 研究表明标记分子的SERS强度与铬酸根离子的浓度有关, 随浓度增加SERS强度呈非线性增强, 在10^－9 mol/L出现转折点. 利用以上三明治结构, 通过引入功能化的Fe₂O₃@Au核壳磁性纳米粒子, 利用外加磁场可富集分离溶液中的铬酸根离子, 经SERS 检测表明10^－5 mol/L的铬酸根离子磁分离后其浓度降低了约4～6个数量级.     

纳米金/银修饰的空心/杂化微球的制备及其作为综合性能优异的三维拉曼增强基底的研究

以带正电的聚苯乙烯(PS)微球为模板分别制备出表面层为二氧化硅的杂化微球(PS@Si O2)及空心二氧化硅微球(HSSi,hollow spheres of Si O2).利用巯基硅烷偶联剂的桥联作用将金或银纳米粒子修饰到二氧化硅壳层的外表面,制备出4种结构均匀、体积窄分布的复合粒子:(1)纳米金修饰在空心二氧化硅微球的外表面(HSSi-Au NPs);(2)纳米金修饰在实心的PS/二氧化硅杂化微球(PS为核、二氧化硅为壳层)的外表面(PS@Si O2-Au NPs);(3)纳米银修饰在空心二氧化硅微球的外表面(HSSi-Ag NPs)以及(4)纳米银修饰在实心的PS/二氧化硅杂化微球的外表面(PS@Si O2-Ag NPs).分别利用上述4种复合粒子作为拉曼增强(SERS)基底,并以结晶紫(CV)为探针分子对各基底的拉曼增强效果进行了研究,其CV检测限依次为10-10、10-9、10-11和10-11mol/L,均具有较高的灵敏度.结果表明,以空心二氧化硅微球作为载体的增强效果优于以实心的杂化微球作为载体的增强效果(HSSi-Au NPs对CV的检测限比PS@Si O2-Au NPs对CV的检测限低1个数量级;虽然HSSi-Ag NPs和PS@Si O2-Ag NPs对CV的检测限相同,但对于相同浓度的CV,前者所获得的信号要明显强于后者).多次随机的重复测试表明,上述4种基底均具有优良的重复性.将上述4种基底在实验室放置3个月后用于CV的检测,各个基底仍具有相近的拉曼增强效果,即上述4种SERS基底的稳定性良好.     

金核银壳纳米粒子薄膜的制备及SERS活性研究

采用柠檬酸化学还原法制备金溶胶, 通过自组装技术在石英片表面制备金纳米粒子薄膜, 在银增强剂混合溶液中反应获得金核银壳纳米粒子薄膜. 用紫外-可见吸收光谱仪和原子力显微镜(AFM)研究了不同条件下制备的金核银壳纳米粒子薄膜的光谱特性和表面形貌, 并以结晶紫为探针分子测量了金核银壳纳米粒子薄膜的表面增强拉曼光谱(SERS). 结果表明, 金纳米粒子薄膜的分布、银增强剂反应时间的长短对金核银壳纳米粒子薄膜的形成均有重要影响. 制备过程中, 可以通过控制反应条件获得一定粒径的、具有良好表面增强拉曼散射活性的金核银壳纳米粒子薄膜.     

金纳米粒子修饰的氨基硅胶整体柱的制备及超灵敏表面增强拉曼散射检测

采用溶胶-凝胶法结合超分子模板技术, 以四乙氧基硅烷(TEOS)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为反应前体, 以十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)为超分子模板, 简单快速地制备了一种新型氨基硅胶整体柱, 通过氨基将金纳米粒子组装在整体柱材料孔表面并用于表面增强拉曼散射(SERS)光谱分析. 以对巯基苯胺(PATP)和结晶紫(CV)为拉曼探针, 考察了金纳米粒子修饰的氨基硅胶整体柱用作SERS活性基底的性能. 结果表明, 该整体柱基底具有良好的SERS增强效应, 可检测到的PATP和CV的最低浓度分别为10^-9和10^-11 mol/L. 与金溶胶SERS基底相比, 本文制备的整体柱基底的检测灵敏度显著提高, 并具有良好的信号均一性, 是一种具有现场痕量检测应用潜力的SERS活性基底.     

PDMS-Au复合基底上多环芳烃分子的表面增强拉曼光谱

利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)对有机物的富集功能,通过在金纳米粒子单层膜(Au MLF)表面旋涂薄层PDMS膜制备PDMS-Au MLF复合表面增强拉曼光谱(SERS)基底.研究了SERS增强性能与旋涂液浓度及稀释溶剂间的关系,考察了复合基底增强活性的均匀性.研究发现,采用叔丁醇为稀释溶剂,浓度为2%(质量分数)的旋涂液时所得复合基底表面多环芳烃(PAHs)的SERS信号强度最高,且此基底SERS信号强度偏差小于10%.分别以PDMS-Au MLF复合材料和Au MLF作为基底,对比研究了对萘、蒽、菲和芘4种多环芳烃的SERS检测能力.结果表明,PDMS-Au MLF复合基底对以上4种有机物的检出限分别为10~(-6),10~(-7),10~(-8)及10~(-7)mol/L,相比于单一Au MLF基底,其检测限至少降低了1个数量级,这主要源自于PDMS对PAHs的富集作用,且此类复合基底可用于多种多环芳烃混合物的特征识别.     

介孔SiO_2薄膜增敏SERS基底在消逝波激励下的特性表征

采用溶胶-凝胶分子模板法在50 nm厚金膜表面制备约40 nm厚介孔二氧化硅(MPS)薄膜,然后在MPS薄膜表面静电自组装金纳米粒子(GNP)单层膜,形成的多层膜结构用作表面增强拉曼散射(SERS)基底.利用扫描电镜观测到MPS薄膜具有表面开口多孔结构,有助于小分子向薄膜内快速扩散.基于时域有限差分(FDTD)方法对电场分布的仿真结果指出,在表面等离子体共振(SPR)条件下分布于金膜与GNP之间的消逝场显著增强.由于空间重叠,该增强场能够高效激发MPS内富集的小分子拉曼信号,产生的拉曼信号还可免受金属作用的干扰.利用Kretschmann结构和尼罗蓝(NB)拉曼活性分子测试了Au/MPS/GNP基底在785 nm激发波长下的SERS效果,并与Au/GNP基底进行了比较.结果表明,在SPR条件下,Au/MPS/GNP基底能够导致较强的定向和背向拉曼信号,而且在586 cm-1处的背向拉曼信号强度是Au/GNP基底的40倍,这归功于MPS薄膜.进一步测试表明背向拉曼信号强度与NB浓度成正相关.这意味着Au/MPS/GNP基底具有良好的半定量检测本领.     

利用去湿现象制备具有SERS活性的银纳米粒子图案

构建了具有表面增强拉曼散射(SERS)活性的二维有序环状与盘状的银纳米粒子结构, 利用CTAB包覆银纳米粒子的氯仿溶液直接在图案化的金基底上进行去湿, 当改变银纳米粒子的浓度时可以得到不同的图案. 利用原子力显微镜(AFM)对其结构进行了表征, 以4-巯基吡啶作为探针分子, 采用表面增强拉曼成像技术研究了这种基底的SERS活性, 这将为SERS的研究开拓新的领域.     

Au@PVP核壳纳米粒子作为表面增强拉曼散射基底检测孔雀石绿

采用水热法合成了粒径均一、壳层厚度可控的Au@PVP核壳纳米粒子,利用壳层PVP分子分散纳米粒子的特性,使其形成均一、排列致密的单层结构,利用其内核金纳米粒子的等离子共振效应实现了孔雀石绿( MG)分子的表面增强拉曼检测。通过优化吸附时间与壳层厚度,在致密的、均匀的核壳纳米粒子表面增强拉曼散射(SERS)基底上实现MG分子高灵敏分析检测,检测线性范围1×10-10~1×10-5 mol/L,线性相关系数R2达到0.98,检出限可达1×10-12 mol/L。将本方法用于罗非鱼鱼肉中MG含量检测,样品未检出,样品加标回收率为70.8％~126.0％。结果表明,本方法快速准确、操作简单,可用于鱼肉中MG的快速检测。     

运用金-银核壳结构纳米棒的表面增强拉曼效应检测超痕量葡萄糖

运用种子生长法合成金纳米棒溶胶,再经过化学还原法合成金-银核壳纳米棒溶胶作为表面增强拉曼活性基底。该基底可以检测低至10-18mol/L的罗丹明6G,其增强因子高达1011,具有优异的SERS增强效果。利用此基底的表面增强拉曼散射效应检测10-14~10-8mol/L的葡萄糖,并得到表面增强拉曼信号强度与相应葡萄糖浓度的工作曲线。实验结果表明,该基底在葡萄糖的检测及半定量分析方面具有良好的潜在应用前景。     

金纳米粒子-金单晶微米片自由碰撞行为中“热点”限域空间内的表面增强拉曼光谱研究

纳米粒子的自由运动及与其他介质的相互作用研究已成为纳米粒子应用拓展的重要领域,特别是动态行为的实时监测仍然是目前亟待解决的难题.本工作基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术及布朗运动下Au纳米粒子与Au单晶微米片碰撞过程中“热点”的形成,以苯硫酚(TP)为探针分子,实现了碰撞过程中Au纳米粒子自由运动行为的实时监测和动态SERS研究.通过对检测到SERS强度轨迹的“尖峰”及所含“单峰”和“簇峰”的统计分析,深入解析了纳米粒子的微观运动本质及影响因素.结果表明,“尖峰”主要来源于纳米粒子与平面的可逆碰撞所形成的“热点”对SERS的贡献.“单峰”对应Au纳米粒子与平面碰撞后快速离开Au片表面,“簇峰”对应Au纳米粒子与平面碰撞后在Au片表面短暂停留然后离开或可能多个粒子连续碰撞的过程.“尖峰”内多个TP的SERS光谱谱峰的相对强度不同,并表现出振动模式的依赖性,伸缩振动模式出现几率更高,主要来源于动态碰撞过程中“热点”限域空间内分子的取向不同.该研究实现了纳米粒子动态研究,有利于理解纳米粒子的微观运动本质,为研究碰撞过程中“热点”限域空间内动态表界面化学反应奠定基础.     

介孔SiO2薄膜增敏SERS基底在消逝波激励下的特性表征

采用溶胶-凝胶分子模板法在50 nm 厚金膜表面制备约40 nm 厚介孔二氧化硅(MPS)薄膜, 然后在MPS薄膜表面静电自组装金纳米粒子(GNP)单层膜, 形成的多层膜结构用作表面增强拉曼散射(SERS)基底.利用扫描电镜观测到MPS薄膜具有表面开口多孔结构, 有助于小分子向薄膜内快速扩散. 基于时域有限差分(FDTD)方法对电场分布的仿真结果指出, 在表面等离子体共振(SPR)条件下分布于金膜与GNP之间的消逝场显著增强. 由于空间重叠, 该增强场能够高效激发MPS内富集的小分子拉曼信号, 产生的拉曼信号还可免受金属作用的干扰. 利用Kretschmann 结构和尼罗蓝(NB)拉曼活性分子测试了Au/MPS/GNP基底在785 nm激发波长下的SERS效果, 并与Au/GNP基底进行了比较. 结果表明, 在SPR条件下, Au/MPS/GNP基底能够导致较强的定向和背向拉曼信号, 而且在586 cm^-1处的背向拉曼信号强度是Au/GNP基底的40 倍, 这归功于MPS薄膜. 进一步测试表明背向拉曼信号强度与NB浓度成正相关. 这意味着Au/MPS/GNP基底具有良好的半定量检测本领.     

基于有孔壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱的芥子气现场检测新方法

基于有孔壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱技术,建立了一种快速便捷、高灵敏的芥子气及其相关物现场检测新方法。加入0.1 mol/L MgSO4可诱导纳米粒子有效团聚,形成多"热点"的拉曼散射,实现低至10μg/L芥子气的便携式拉曼光谱快速检测,线性范围为10~1000μg/L,分析增强因子约为1.1×106。本方法法直接应用于环境水样中微量芥子气的快速检测,回收率介于88%~114%之间。芥子气相关物(如2-氯乙基乙基硫醚、硫二甘醇、芥子亚砜和芥子砜)可得到有效区分。     

硫醇修饰Fe_3O_4@SiO_2@Ag SERS基底检测氨苄西林

制备了一种烷基硫醇修饰的磁性纳米银SERS基底,对氨苄西林(AMP)进行了拉曼检测,并考察了不同的硫醇修饰磁性纳米银基底对AMP的增强效果。采用不同烷基链长的硫醇对磁性纳米银SERS基底进行修饰,通过分子的自组装,使烷基硫醇自发的生长在磁性纳米银的银壳表面,通过疏水作用,使AM P分子富集于基底的表面,以达到AM P分子拉曼信号增强的检测目的。实验结果表明,3种不同烷基链长的硫醇修饰的基底对AMP的拉曼增强效果依次是正丙硫醇正己硫醇正壬硫醇。正丙硫醇修饰的基底对AMP盐酸溶液的检出限为0. 1 nmol/L。通过硫醇修饰的磁性纳米银基底能够富集AMP分子,可用于低浓度检测。     

复合纳米材料Cu2O@Au对水体中罗丹明B的检测应用研究

制备了多面体Cu2 O纳米粒子,利用Cu2 O的还原性,在其表面原位生成了不同密度的Au纳米粒子,制备了Au、Cu共同增强拉曼信号的复合纳米粒子Cu2 O@Au.利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等对制备的Cu2 O和Cu2 O@Au的形貌、粒径、表面性能等进行了表征.研究了Cu2 O表面金纳米粒子的分布密度对水样中目标检测物罗丹明B的拉曼增强效果.结果表明,氯金酸浓度在1 mmol/L时制备的Cu2 O@Au表面均匀覆盖一层金纳米粒子,其表面增强拉曼效果最为显著,对水样中罗丹明B检测范围为1×10-2~5×10-6 mol/L.研究了此探针在PBS(1×)和酸性水溶液(0.01 mol/L HCl)中的稳定性,并将其用于沂河水样中靶标的检测实验,结果表明,其稳定性较好.