过渡金属表面紫外线激发的表面增强Raman光谱(UV-SERS)研究

本文以紫外光325 nm作为激发线,成功获得了不同形貌的铂纳米粒子(铂纳米立方体和纳米絮状物),电化学粗糙的钴和镍电极在紫外区的表面增强拉曼散射(UV-SERS)效应。同时发现不同形貌的铂纳米结构在紫外区有不同的SERS效应,不同金属在紫外区的增强效应也不同,其中铂纳米立方体产生了最好的增强效应,这一结果也预示有必要发展更优的基底。为了利用UV-SERS研究具有重要应用意义的分子,同时也为了验证铂纳米立方体在紫外区的增强效应具有分子的普适性,我们研究了CO和腺嘌呤分子吸附在铂纳米立方体上的UV-SERS。     

银纳米立方体的合成及其SERS活性研究

用乙二醇还原硝酸银,以聚乙烯吡咯烷酮作表面活性剂合成了银纳米立方体晶粒,并以吡啶和SCN-作为探针分子初步研究了银纳米立方体晶粒组装体系的SERS活性。当探针分子吸附于银纳米立方体晶粒上时,吡啶和SCN-的谱峰强度明显增强,表明银纳米立方体晶粒可望作为SERS活性基底。通过研究探针分子的SERS强度与粒子尺度关系,也有望用于表征银纳米立方体晶粒的光学性质。     

聚甲基丙烯酸甲酯间隔的金纳米立方体与金膜复合结构的表面增强拉曼散射研究

金属纳米颗粒与金属薄膜的复合结构由于其局域表面等离子体和传播表面等离子体间的强共振耦合作用,可作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,显著增强吸附分子的拉曼信号.本文提出了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)间隔的90 nm金纳米立方体与50 nm金膜复合结构的SERS基底,通过有限元方法数值模拟,得到PMMA的最优化厚度为15 nm.实验制备了PMMA间隔层厚度为14 nm的复合结构,利用罗丹明6G (R6G)为拉曼探针分子, 633 nm的氦氖激光器作为激发光源,研究了复合结构和单一金纳米立方体的SERS效应,发现复合结构可以使探针分子产生比单一结构更强的拉曼信号.在此基础上,研究了不同浓度金纳米立方体水溶液条件下复合结构中R6G的拉曼光谱.结果表明,当金纳米立方体水溶液浓度为5.625μg/mL的条件下复合结构中R6G的拉曼信号最强,且可测量R6G的最低浓度达10~(–11) mol/L.     

两种纳米粒子的自组装及表面增强拉曼光谱研究

在氨基硅烷化的单晶硅片表面通过静电自组装技术组装上金和金核铂壳两种纳米粒子,通过改变基底浸泡在溶胶中的时间控制基底上纳米粒子的密度。用扫描电子显微镜(SEM)对基底表面上的形貌进行表征,结果表明纳米粒子呈亚单层二维阵列分布。以吡啶(Py)为探针分子,用波长为632.8 nm的激发光作为激发光源,研究纯金和金铂复合基底上的表面增强拉曼光谱(SERS)行为。数据显示在金纳米粒子之间引入金核铂壳纳米粒子后,Py的两个特征峰的频率没有明显变化,但谱峰的强度却变弱了,其SERS信号衰减最大可至原来的24%。这是由于引入的铂的d态电子使金的等离子体激发猝灭,从而破坏了电磁场增强,使金的SERS信号衰减。     

贵金属纳米结构为敏感层的锥形光纤探针及其SERS活性

表面等离激元纳米结构与便携式光纤拉曼系统相结合,在液体样品和生物活体组织的快速、实时监测上有较好的应用前景。其核心技术是将具有表面增强拉曼散射(SERS)活性的贵金属纳米结构耦合到光纤探针表面。本文基于共价键结合原理,将3-巯丙基三甲氧基硅烷通过与锥形光纤探针表面的硅羟基形成共价键修饰在光纤上;同时,硅烷偶联剂末端的巯基与金或银纳米结构形成Au-S或Ag-S共价键,将金纳米粒子和银纳米立方体牢牢吸附到光纤探针表面。这种SERS光纤探针具有很高的稳定性(SERS信号相对标准偏差低于3%),对农残甲基对硫磷的敏感度达到10纳摩尔,对污染物的远程、便携式在线检测具有重要意义。     

金纳米颗粒阵列基底的化学置换制备及其表面增强拉曼散射特性研究

表面增强拉曼(SERS)作为一种分析手段,具有高灵敏度、高选择性、高重复性、非破坏性等优点,在过去的几十年中,被广泛应用在成分检测、环境科学、生物医药及传感器等领域。其中以金、银等贵金属纳米颗粒薄膜在表面增强拉曼(SERS)活性基底方面得到了更为广泛的应用。SERS技术一个关键的因素是如何制设计并备具有大面积、高增强能力及高重复性、可循环使用的SERS基底。通常,贵金属纳米颗粒规则阵列结构的单元颗粒电磁增强特性及其颗粒间的电磁耦合增强特性的综合作用可大力提升SERS基底的探测性能。然而,利用传统微纳米加工方法如光刻、电子束光刻等方法制备得到的贵金属纳米阵列结构的表面粗糙度不够理想。结合光刻与化学置换方法制备金纳米颗粒四方点阵列孔洞结构,并研究其作为SERS基底的电磁增强特性。具体研究利用光刻法在硅衬底上制备了规则排列的四方点阵列孔洞结构,用磁控溅射在其表面镀上金属铁膜;接着在衬底上旋涂浓度为1.893 8 mol·L-1的氯金酸液膜,在孔洞内铁和氯金酸发生置换反应,进而孔洞生成金纳米颗粒,最终得到金纳米颗粒四方点阵SERS活性基底。采用罗丹明6G(R6G)分子作为探测分子测试不同金纳米颗粒阵列结构基底的SERS谱。实验结果表明,随着化学置换反应时间的延长,金纳米颗粒排列更加紧凑有序,SERS谱增强性能更好。     

高表面粗糙度银纳米线的分形研究和SERS效应

为了获得分布均匀、有序排列、可重复性高的表面增强拉曼散射基底(SERS),选取银离子导体RbAg_4I_5薄膜,结合真空热蒸镀工艺和固态离子学方法在外加电流作用下制备出高表面粗糙度的银纳米线。同时,选取罗丹明6G(R6G)溶液作为探针分子,研究高表面粗糙度银纳米线作为SERS基底时的表面增强拉曼特性。实验结果表明:制备得到的银纳米线在宏观上呈现为树枝状,在微观上呈现为有序排列,并且其纳米结构的分形维数为1.59;采用银纳米线作为SERS基底时,能够检测到R6G溶液的浓度低至10~(-17) mol/L。制备的高表面粗糙度和有序密集排列的银纳米线SERS基底在环境科学等领域具有潜在的应用前景。     

n-羟基苯甲酸(n=p,m,o)在一种新的活性基底上的SERS研究(英文)

将银纳米颗粒覆盖在覆有铟锡氧化物的导电玻璃上,可以将其作为一种新型的表面增强拉曼散射(SERS)活性基底。将三种羟基苯甲酸分子作为探针分子在这种新的基底上进行检测,得到了很好的SERS信号,从中可反映出大量分子振动信息     

吸附在铂电极上茄尼醇分子的SERS研究

本文首次报道了茄尼醇分子的常规拉曼光谱 (RRS)及该分子在铂电极上的表面增强拉曼散射(SERS)谱 ,并对它的谱带进行了初步指认。从其常规拉曼光谱和SERS谱的对比和分析推断 ,茄尼醇分子是通过CC等键吸附在铂电极表面的。这种分子RRS和SERS谱的明显差异表明 ,该分子与铂电极表面发生了强的相互作用。这种相互作用对吸附在铂电极上的茄尼醇分子结构发生了很大的扰动。     

铂纳米晶合成中二价前驱体的还原动力学研究（英文）

本文定量研究了不同温度下二价铂前驱体的还原过程,并进一步研究了两种还原途径(溶液和表面)对铂纳米晶最终形貌和尺寸的影响.实验的结果表明在成核阶段,二价铂前驱体主要通过溶液相还原成原子.这些原子经由均相成核的方式形成晶核和晶种.当反应温度较低(例如22℃)时,这些晶种通过吸附和自催化表面还原二价铂前驱体,最终形成较大尺寸的铂纳米晶集合体.当温度升高到100℃时,主导的还原途径从表面变为溶液相,进而形成较小尺寸的铂纳米晶集合体.结果进一步表明类似的生长机制同样适用于利用钯纳米立方体作为晶种生长铂纳米晶的合成体系.     

用于SERS基底的Au-Pd核壳纳米颗粒和银纳米立方颗粒的制备及表征(英文)

本文研究了尺寸可控的Au -Pd核壳纳米粒子和银纳米立方颗粒的表面增强拉曼散射(SERS)活性。发现Au-Pd核壳纳米粒子的增强能力要比粗糙的钯电极强;银纳米立方颗粒的增强能力和粗糙的银电极相当。更为重要的是,银纳米立方颗粒既具有原子级平整的小单晶面又处于纳米尺度,因而它们可以作为粗糙表面和结构确定的单晶表面之间的桥梁,对其SERS效应的研究可以加深人们对SERS机理的认识。     

复合空心立方银/金属纳米材料的制备及其SERS表征

本文用一锅法, 以立方银纳米材料为模板, 通过置换反应成功制备了空心的立方银/钯(Ag/Pd)、银/铂(Ag/Pt)和银/金(Ag/Au)纳米材料, 并将它们作为基底(以KSCN作为探针), 检测其SERS信号。     

非水体系中金电极表面增强拉曼光谱研究新进展

利用共焦显微拉曼系统,进行了甲醇溶液中硫氰酸根离子（SCN^-）在金电极上吸附行为的表面增强拉曼光谱（SERS）研究,结果表明：SCN^-与电极之间的相互作用非常强烈,在整个研究电位范围内都可以检测到其SERS信号。在－0．1～－0．6V区间内,SCN^-主要是以S端吸附在电极表面：而在－0．7V～－1．2V区间内,SCN^-主要是以N端吸附在电极表面。     

银纳米立方三维SERS基底制备及用于多种溶剂中农药的快速检测

使用种子生长法制备得到银纳米立方,扫描电镜的表征结果表明制备得到的银纳米立方尺寸为(61.5±4.4) nm,相对标准偏差为7.2%。利用表面替换技术将其表面的CTAC替换为更有利于SERS检测的柠檬酸根。然后基于具有超润滑特性的SLIPS衬底,构建出以银立方作为组装单元的具有三维热点的SERS基底。利用该三维SERS基底分别检测了水中的三环唑和乙醇中的福美双,检测限分别可达到52.8和41.6 nmol·L-1。实验结果表明银立方三维热点SERS基底具有较高的灵敏度,能够应用于多种溶剂中农药的快速检测,对于实际场景下农药残留的快速检测具有重要的意义。     

现场拉曼光谱研究非水体系中铂电极上甲醇的解离吸附

本文在共焦显微拉曼系统上 ,利用表面增强拉曼散射效应 ( SERS)初步研究了非水体系中甲醇在粗糙铂电极上的解离吸附过程。结果表明 :甲醇在粗糙铂电极上解离吸附后产生了毒性中间物 CO,在较负的电位区间内 ,H与 CO共吸附于电极表面并影响 CO的吸附行为 ,随电位的正移 ,υPt- C和 υC- O的变化可以用电化学 Stark效应来进行解释。     

硫氰根在金银复合基底上的表面增强拉曼光谱研究

采用自组装技术在硅基底卜进行金银纳米粒子的复合组装,通过控制组装溶液中金溶胶和银溶胶的体积比进而控制基底上金银纳米粒子的密度.采用紫外可见漫反射和SEM对复合基底进行了表征,结果显示硅基底上金银同时存在且呈亚单层均匀分布.以硫氰根为探针分子研究了纯金、纯银以及混合组装时复合基底的SERS效应.通过一系列的校正表明,在金银同时存在的复合基底上,硫氰根的三键伸缩振动频率和特征峰的形状相对于单组分基底而言都接近于在银基底上的特征谱峰.对实验结果进行分析后认为,当金银同时组装在基底上时,金和银之间有一定的耦合作用,这种耦合作用最终导致金的SERS效应逐渐趋向于银.     

甲酸在铂钌电极上电催化氧化的原位SERS研究

采用循环伏安法和电化学原位表面增强拉曼光谱(in-situ SERS)技术研究了甲酸在铂钌电极上解离吸附与氧化行为。发现甲酸在铂钌电极上也能自发解离吸附。铂钌电极上CO的氧化峰电位与粗糙铂电极相比负移了180mV,把CO氧化完毕的电极电位亦负移了300 mV,从分子水平证实铂钌电极对甲酸电催化氧化的活性比纯铂电极更高。该研究结果表明,SERS技术可望拓展为研究电催化体系的有效工具。     

非水乙腈体系中CO在铂电极表面吸附的SERS研究

在非水乙腈体系中，借助LabRam Ⅰ型共焦显微拉曼系统，尝试用表面增强拉曼光谱（SERS）对作为燃料电池中毒化中间体的CO在过渡金属铂电极表面的催化氧化进行了研究，并考察了在电极电位的变化过程中CO的催化氧化与周围环境分子的相互作用。不仅观察到CO在铂金属表面的吸附和氧化，还得到溶剂乙腈分子发生解离的表面增强拉曼光谱，并对CO和CH3CN分子在铂电极上的竞争吸附进行了分析。