腐殖酸表面增强拉曼光谱实验研究

腐殖酸(简称HA)广泛存在于海洋、河流和土壤中,腐殖酸的研究对于土壤和水系的环境监测具有重要意义。采用银溶胶作为活性基底对腐殖酸的表面增强拉曼光谱(SERS)开展了实验研究,研究了激光照射时间、腐殖酸溶液浓度及pH值变化对腐殖酸溶液表面增强拉曼光谱的影响。结果表明,当激光照射20～30min时腐殖酸SERS信号比较理想;利用不同浓度腐殖酸溶液1 379cm-1拉曼谱峰的强度进行定标分析,腐殖酸SERS信号强度与浓度呈很好的线性关系,线性相关系数R2=0.993;pH值变化对腐殖酸溶液SERS光谱有较大影响,在pH 7的时候信号最弱,而在酸性和碱性环境中信号较强。最后本文还利用表面增强拉曼光谱对自来水中的腐殖酸进行了探测,初步证明了表面增强拉曼光谱应用于自然水体中腐殖酸检测的可行性。     

基于SERS光谱的银溶胶溶液中腺嘌呤的定量分析

碱基是构成核酸的物质基础。碱基的含量分析对于生物体的生理活动及新陈代谢过程研究具有重要意义。本文利用表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术研究了腺嘌呤在相对稳定的银溶胶溶液中的SERS光谱信号强度与浓度的定量关系。研究表明添加聚合物作为稳定剂的银溶胶具有良好的稳定性。进一步研究表明, 在1×10-4~ 1×10-3mol ·L-1的浓度范围内, 以吡啶作为内标, 分析物腺嘌呤与内标物特征谱峰强度之比与腺嘌呤的浓度之间呈现良好的线性关系。     

多环芳烃的表面增强拉曼光谱探测与分析

首次实现了以参数优化的金溶胶为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底探测水中痕量的多环芳烃。采用化学还原法制备不同颗粒大小的金溶胶,实验确定了632.8 nm激发光下的最优金纳米颗粒的平均粒径为(32±3) nm,并以此金溶胶为基底,探索pH值对多环芳烃增强效果的影响,发现pH=13效果最佳,与pH=6相比谱线绝对强度提高约20倍。以粒径为(32±3) nm,pH=13的金溶胶为活性基底对不同浓度萘、菲、芘溶液进行了SERS光谱探测,探测到的最低浓度分别为20,4和4 nmol·L-1,特征峰强与浓度呈线性关系,线性拟合相关系数均在0.985以上,三者混合溶液的SERS光谱可清晰分辨出各自的特征峰。结果表明,该实验所采用的SERS活性基底灵敏度较高,具有广阔的应用前景。     

莽草酸FTIR，FT-Raman光谱及SERS研究

报道了莽草酸的FTIR,固态及饱和液态的FT-Raman光谱, 归属并分析了莽草酸分子内各基团的振动峰位及其相应基团在两种振动光谱中的振动峰位变化规律。利用表面增强拉曼散射(SERS)光谱及表面吸附选择定律研究了莽草酸在以银粒子为活性基底表面的吸附状态及其不同浓度变化对其SERS的影响,探讨了莽草酸在银粒子表面的吸附机理和规律。实验结果表明,红外与拉曼光谱结合较为全面地解析了莽草酸的分子结构中各基团的振动情况;获得了莽草酸在银粒子表面的最佳SERS效应的浓度范围, 莽草酸浓度小于1×10-3 mol·L-1时, 其SERS明显趋好;根据SERS作用机制,莽草酸的分子在银粒子表面的吸附主要是通过其羟基、羧基的电荷转移机制及其亚甲基、次甲基的电磁作用机制共同作用;其环内双键没有明显SERS表明其未能在银粒子表面产生有效吸附理。     

R6G单分子表面增强共振拉曼散射光谱探测研究

以共焦显微系统为平台,研究了不同浓度的R6G银溶胶的表面增强共振拉曼散射(SERRS)光谱, 结果表明不同浓度溶液中的R6G分子表现出了不同的光谱特性。在浓度为10-13mol·L-1的R6G银溶胶中 得到了R6G单分子的表面增强共振拉曼散射光谱,观察到了一些光谱非均匀变化现象,如谱色散、谱线的 强度起伏、拉曼谱的偏振化以及分子的闪烁等,并对这些现象进行了分析,证明得到的是R6G单分子的 SERRS光谱。文章还对单分子检测中的一些关键问题进行了分析与讨论,确定了单分子SERRS光谱检测的 适当条件。     

肿节风的表面增强拉曼光谱检测

提出一种基于表面增强拉曼光谱的中药材肿节风饮片的检测方法。采用柠檬酸三钠还原硝酸银制备银溶胶,以银胶纳米粒子为增强基底测得肿节风茎切片的表面增强拉曼光谱(SERS)。发现银胶直接作用于药材表面的SERS信号明显增强,肿节风茎切片SERS光谱中在637,1 176,1 309,1 476,1 612 cm^-1处都可观察到明显的拉曼特征峰。通过一阶导数拉曼光谱分析技术和对照品异嗪皮啶谱峰指认,可将获得的SERS峰位分别归属于吡喃酮环、甲氧基和酚羟基分子结构。研究结果表明,SERS技术可为肿节风和其他中草药的生产和质量监控提供一种快速、方便和直接的检测方法。     

基于银胶纳米颗粒的痕量三硝基甲苯的表面增强拉曼光谱的实验研究

近年来对作为典型的硝基苯环类炸药的三硝基甲苯(TNT)的痕量检测受到越来越多的关注。将银胶纳米颗粒作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,研究了10-6 mol.L-1的TNT的表面增强拉曼光谱的优化实验条件,重点研究了氯化钠溶液(NaCl)的含量以及碱性水解对TNT的表面增强拉曼光谱的影响。实验发现SERS样品中如果没有加入NaCl溶液,将观察不到TNT的SERS谱。加入的NaCl的含量必须在某一个范围之内才能观察到TNT的SERS谱,而且在这个范围之内,随着NaCl含量的增加,TNT的1 392cm-1处的拉曼峰出现先增大后减小的现象。对NaCl在TNT的SERS中的作用给予了理论解释。研究还发现TNT分子经过碱性水解后,与银纳米颗粒之间的吸附作用增强,其SERS谱的强度明显优于未经碱性水解的SERS结果。     

乌洛托品的表面增强拉曼光谱研究及其在粉丝快速检测中的应用

计算了乌洛托品的拉曼光谱,并以银溶胶为活性基底研究了乌洛托品的表面增强拉曼光谱(SERS)。研究了氯化钠作为促凝剂时的增强效果,结果表明对于银溶胶氯化钠有很好的优化作用。测量不同浓度乌洛托品溶液的SERS,当乌洛托品水溶液浓度低至10-8 g/mL时,依然可以得到明显的拉曼光谱信号。选择1052cm-1处的拉曼特征峰作为研究对象,建立了乌洛托品SERS特征峰强与水溶液浓度之间的函数关系。将这种乌洛托品的检测方法应用于粉丝样品的检测之中,检测下限为10-6g/mL。此种方法操作简便快捷,在粉丝中乌洛托品的快速定性检测方面具有特有的优势。     

维生素A酸在银溶胶液中的表面增强拉曼散射光谱

将水中不溶的药物维生素A酸(VAA)溶于氯仿中,然后与银溶胶液混合,振摇,取静置分层后的上层溶胶液测定表面增强拉曼光谱,氯仿在银溶胶中无表面增强效应,不干扰维生素A酸的测定。与固体粉末拉曼光谱相比较,对光谱峰归属进行了解释。通过分析CO伸缩振动带和ν(COO)振动峰明显增强的现象,讨论了维生素A酸分子在银颗粒表面可能的吸附取向,并推断维生素A酸在银表面的吸附发生在COO-基团。以维生素A酸表面增强拉曼光谱在1583cm-1处的峰强度对浓度进行线性回归,求得线性回归方程Y=10×108+95585,在10×10-6～50×10-5mol·L-1范围呈良好的线性关系,最小检测限为10×10-7mol·L-1。结果表明,维生素A酸表面增强拉曼光谱峰数量少,灵敏度高,是定量分析痕量维生素A酸的很好方法。     

浓度对活性艳红染料在粗糙银表面上吸附的影响

利用化学还原的方法制备了银溶胶，通过测定活性艳红浓度从10^-4－10^-8mol/L在粗糙的银表面上的表面增强拉曼光谱的变化，地活性艳红浓度与表面增强拉曼强度的关系及活性艳红在银溶胶表面的吸附取向。结果表明，活性艳红在10^-5mol/L时，表面增强拉曼信号最强，说明在此浓度时，活性艳红在银溶胶上的吸附量达到饱和；而大于此浓度后，过量的活性艳红分子在银溶胶上发生叠加，拉曼信号减弱，这种现象符合“稀溶液效应”。     

以PAA为模板制备SERS基底及对三聚氰胺的检测

采用热蒸镀的方法直接在多孔氧化铝(porous anodic alumina,PAA)模板上蒸镀几微米的银膜,然后在HCl溶液中溶解掉模板,得到表面具有纳米尺度规则结构的银膜作为表面增强拉曼散射(surface-en-hanced Raman spectra,SERS)基底,并在该基底上测量了吡啶溶液(0.01 mol.L-1)的增强拉曼光谱,发现平均增强因子大于105。与直接在载玻片上蒸镀的银膜相比,具有纳米尺度规则结构银膜的增强效果提高了30倍。改变激发光功率测量吡啶的拉曼光谱,和普通拉曼散射一样,增强拉曼光谱的峰值强度随激发光强度线性变化,并在该基底上测量了三聚氰胺的拉曼光谱,发现在1 mW的激发功率下对于三聚氰胺的检出限为2.5 mg.L-1。     

具有双共振吸收峰的Au纳米粒子制备及其拉曼表征

表面增强拉曼散射(SERS)很大程度的弥补了拉曼散射强度弱的缺点,迅速成为科研工作者们的研究热点,在食品安全、环境污染、毒品以及爆炸物检测等领域应用广泛。纳米技术的发展使得目前对于SERS的研究主要集中于金属纳米颗粒基底的制备,金属纳米粒子的种类、尺寸及形貌对SERS增强和吸收峰峰位均有影响,要获得好的增强效果,需要对金属纳米结构进行工艺优化。特别是,需要结合金属纳米粒子的结构和激励光波长,以期获得更好的增强效果。为了研究SERS增强和吸收峰之间的关系,开展了具有双共振吸收峰的金属纳米粒子的研究。首先利用FDTD Solutions仿真建模,主要针对金纳米颗粒直径、金纳米棒长径比及分布状态对共振吸收峰进行仿真,得到金纳米球理论直径在50 nm左右,金纳米棒理论长径比在3.5~4.5左右时,吸收峰分别分布在532及785 nm附近,符合多波段激励光拉曼增强条件;对于激励光偏振方向,其沿金纳米棒长轴方向偏振时吸收峰位于785 nm附近,沿金纳米球短轴方向偏振时吸收峰位于532 nm附近。然后采用种子生长法,制备了可用于多种波长激励光的双吸收峰表面增强拉曼散射基底。通过改变硝酸银用量(5,10,20,30和40 μL)、盐酸用量(0.1和0.2 mL)以及其生长时间(15,17,21和23 h)等多种工艺参数来控制金纳米棒含量,得到了同时含有金纳米球及金纳米棒的双吸收共振峰金纳米粒子。最后用该样品作为基底,罗丹明6G(R6G)作为探针分子,分别测试其在532,633和785 nm激励光入射时的SERS表征,对分析物R6G最低检测浓度均达到了10-7 mol·L-1,增强因子达到了~105,满足了多波段SERS检测的需要。     

二苯基乙二胺在银胶表面吸附的表面增强拉曼光谱研究

以银纳米粒子作为SERS活性基底,研究了二苯基乙二胺(DPEDA)在银表面的吸附行为,并研究了溶液的pH值和DPEDA的浓度对吸附构型的影响。对比DPEDA的Raman和SERS谱图,可以认为DPEDA是通过氮原子的孤对电子吸附在银胶表面。在酸性介质中DPEDA的氨基被质子化生成胺正离子,导致DPEDA不容易吸附到银胶表面,所以DPEDA的SERS信号强度随着溶液酸性的增加而减弱。DPEDA的浓度变化对其吸附构型中芳香环的取向影响不大,但是其C-N键与表面的角度会有一定的变化。从SERS光谱得到的信息可以加深我们对DPEDA修饰的金属催化剂的多相不对称催化机理的认识。     

表面增强拉曼光谱对鱼肉中组胺的快速定量分析

基于表面增强拉曼光谱（SERS）拟建立一种适用于水产鱼制品中组胺含量的快速检测方法。采用银纳米颗粒（Ag NPs）作为活性基底和氯化钠溶液作为聚集剂获取组胺的SERS特征峰,并结合线性回归算法对鱼肉中的组胺含量进行测定分析。首先对固体组胺、组胺水溶液以及鱼肉提取液中组胺的SERS特征峰及归属进行表征分析,然后对以Ag NPs的浓缩倍数与氯化钠溶液的浓度作为SERS基底的反应条件进行优化,最后在该优化条件下对鱼肉中组胺进行定量分析。结果表明,Ag NPs在400 nm处有最大吸光度,通过透射电子显微镜观察颗粒的形状主要为球形,均匀尺寸为30 nm左右。利用4-巯基苯甲酸作为探针分子对其进行拉曼测试,所得拉曼峰具有良好的重复性,且拉曼强度很高。因此该活性基底的合成方法不仅用时少、易操作,且合成的Ag NPs可作为可靠的增强基底应用于SERS试验中。此外通过紫外-可见分光光度计检测得出氯化钠溶液使Ag NPs在溶液中发生团聚,形成热点,可实现SERS信号增强。固体组胺的拉曼光谱图反映出1 167 cm-1处出现的特征峰主要是由N-H面内弯曲引起的;1 236 cm-1处的特征峰主要是咪唑中C-H平面内弯曲和环呼吸引起的;1 291 cm-1处主要与环伸展有关;1 474 cm-1处的特征峰主要是由咪唑N-H面内弯曲振动和环伸展引起的。优化反应条件在Ag NPs的浓缩倍数为15倍、氯化钠溶液浓度为1 mol·L-1时表现出最高的增强效应,并在该优化条件下检测了浓度为5～250 mg·L-1的组胺水溶液,得出在该优化条件下检测到组胺水溶液的最低浓度为5 mg·L-1。同时在该优化条件下采集了10～100 mg·L-1范围的鱼肉提取液中组胺的SERS光谱,并建立组胺溶液的特征拉曼位移峰强度与浓度之间的线性回归模型。得出在1 180,1 258和1 425 cm-1处的特征峰与对应的拉曼峰强度值所建立的标准曲线有良好的线性关系(R2=0.918 1～0.947 3),通过比较得出在1 258 cm-1处特征拉曼位移峰强度的R2值最大,且在鱼肉中组胺的最低检测浓度为10 mg·L-1, 远低于国标中水产品中组胺最大限量检测限50 mg·L-1。因此选择1 258 cm-1处的标准曲线进行进一步的组胺检测。最后通过对鱼肉提取液中添加组胺对该标准曲线进行检测验证,得到回收率在100%～111%之间。且通过高效液相色谱法验证该方法具有适用性。由此表明选取银纳米颗粒作为活性基底、氯化钠溶液作为聚集剂的表面增强拉曼光谱技术结合线性回归法建立标准曲线用于快速检测鱼肉中的组胺是可行且准确,这为在鱼肉中的组胺含量的快速定量分析提供了参考依据。     

Surface‐enhanced Raman scattering on colloid gels originated from low molecular weight gelator

Surface‐enhanced Raman scattering (SERS) on silver and gold colloid gels formed by a low molecular weight organic gelator, bis‐(S‐phenylalanine) oxalyl amide, was obtained. Strong Raman signals dominate in the SERS spectra of hydrogels containing silver nanoparticles prepared by citrate and borohydride reduction methods, whereas broad bands of low intensity are detected in the spectra of gold colloid gels. Resemblance between Raman spectrum of the crystalline substance and the SERS spectra of the silver nanoparticle–hydrogel composites implies the electromagnetic nature of the signal enhancement. A change in Raman intensity of the benzene and amide II bands caused by an increase in temperature and concentration indicates that the gelling molecules are strongly attached through the benzene moieties to the metal nanoparticles while participating in gel formation by intermolecular hydrogen bonding between the adjacent oxalyl amide groups. Transmission electron microscopy reveals a dense gel structure in the close vicinity of the enhancing metal particles for both silver colloid gels. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

非水电化学体系中激光照射时间对SERS光谱影响的实验研究

本文报道了非水电化学体系中激光照射时间对咪唑在甲醇溶剂中吸附在电化学粗糙了的银电极表面上的表面增强拉曼散射(SERS)效应的影响及咪唑吸附在银电极表面上的SERS谱的连续背景的研究。结果表明,甲醇介质中咪唑吸附在银电极表面上的SERS谱强度随激光照射时间而变化,并且咪唑在甲醇介质中的SERS谱背景较强。初步探讨了咪唑吸附在银电极表面上的SERS效应的增强机制。     

Visible light response of silver 4‐aminobenzenethiolate and silver 4‐dimethylaminobenzenethiolate probed by Raman scattering spectroscopy

Silver thiolate is a layered compound with a Raman spectrum that is known to change with time, becoming the same as the surface‐enhanced Raman scattering (SERS) spectrum of the parent thiol molecule adsorbed on Ag nanoparticles. On this basis, the Raman scattering characteristics of silver 4‐aminobenzenethiolate (Ag‐4ABT) compounds were investigated to determine whether certain peaks that are identifiable in the SERS spectrum of 4‐aminobenzenethiol (4‐ABT) but absent in its normal Raman spectrum were also apparent in the Ag salt spectrum. For comparative purposes, the Raman scattering characteristics of silver 4‐dimethylaminobenzenethiolate (Ag‐4MABT) were also examined. Raman spectra acquired while spinning the sample were typified by only a₁‐type vibrational bands of Ag‐4ABT and Ag‐4MABT, whereas in the static condition, several non‐a₁‐type bands were identified. The spectral patterns acquired in the static condition were similar to the intrinsic SERS spectra of 4‐ABT or 4‐dimethylaminobenzenethiol (4‐MABT) adsorbed on pure Ag nanoparticles. Notably, the CH₃ group vibrational bands were observable for Ag‐4MABT irrespective of the sample rotation. In addition, no decrease in intensity during irradiation with a visible laser was observed for any of the bands, suggesting that no chemical conversion actually took place in either 4‐ABT or 4‐MABT. The preponderance of evidence led to the conclusion that the non‐a₁‐type bands observable in the SERS spectra must be associated with the chemical enhancement mechanism acting on the Ag nanoparticles. The chemical enhancement effect was more profound at 514.5 nm than at 632.8 nm, and was more favorable for 4‐ABT than 4‐MABT at both wavelengths. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

不同Ag壳厚度Au@Ag纳米粒子的调控制备表征及表面增强拉曼光谱的效应

采用化学还原法制备了以Au为核、包覆Ag的双金属核壳Au@Ag纳米粒子,并成功地用于表面增强拉曼光谱(SERS)分析测试。通过改变制备液中Ag/Au的量比来调控Ag壳包覆厚度。采用透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱仪(UV-Vis)对Au@Ag纳米粒子的构貌进行表征。TEM显示明显存在核壳结构,且Ag壳层随Ag/Au的量比的增加而逐渐变厚;UV-Vis表明随着Ag/Au的量比的增加,Au@Ag纳米粒子出现了Au核与Ag壳吸收峰的2个等离子体共振峰,同时伴随着Au峰的蓝移和Ag峰的红移。以双甲脒为分析物,考察了不同Ag/Au的量比时的Au@Ag纳米粒子的SERS活性。结果表明,SERS活性随Ag/Au的量比的增加先增大后减小,在6∶5时其SERS增强效应最佳,此时Ag壳厚度约为6 nm。以对巯基苯胺(4-ATP)、结晶紫(CV)和双甲脒为分析测试对象,对比了Au@Ag、Ag、Au 3种基底的SERS活性。结果表明,所制备的Au@Ag纳米粒子的SERS活性要明显优于单纯的Au、Ag纳米粒子。