自组装银纳米粒子及其SERS增强效应

采用柠檬酸三钠还原硝酸银方法制备出银纳米粒子, 并通过在玻璃表面修饰3-氨基丙基-三乙氧基硅烷( APTES)对银纳米粒子进行自组装。利用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和扫描电子显微镜(SEM)测试手段对样品进行分析和表征。由测试结果可知银纳米粒子的尺寸比较均匀, 组装致密度较高, 基本以亚单层的形式分布于基底表面。进一步研究了以结晶紫(CV)为探针分子的自组装基底的表面增强拉曼光谱(SERS), 计算发现该基底的拉曼增强因子数量级达106。结果表明: 银纳米粒子自组装基底具有良好的SERS增强效应, 为痕量CV的检测提供了有效的方法。     

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。     

苯硫酚吸附在新型Ag-Au合金纳米粒子上的表面增强拉曼光谱研究

以柠檬酸钠同时还原制备的Ag-Au合金纳米粒子为种子,用盐酸羟胺进一步使其生长得到粒径为40～60 nm的新型Ag-Au合金纳米粒子,采用UV-Vis光谱和TEM对纳米种子和再生长后的纳米粒子分别进行表征。两种粒子的UV-Vis光谱均只观察到一个等离子体共振峰,其频率随金的摩尔分数(x_Au)增加而红移,且TEM图像表明这两种粒子的颜色均一,因此判断这两种粒子均为合金结构。以苯硫酚为探针分子,研究了该新型合金纳米粒子的表面增强拉曼光谱(SERS),结果表明吸附了苯硫酚的合金纳米粒子的紫外最大吸收峰红移,并在近红外区出现聚集体的吸收峰。在632.8 nm波长激发下,由于表面等离子体共振效应Au上的SERS信号最强,而合金纳米粒子上的SERS信号随x_Au增大而增强。     

纳米粒子修饰硅胶整体柱的制备及其在柱表面增强拉曼光谱应用研究

通过溶胶-凝胶法以四甲氧基硅烷(TMOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)作为混合的前体,聚乙二醇(PEG)为致孔剂,制备了具有贯通孔道结构的双孔硅胶整体柱,采用3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MTPMS)对硅胶整体柱表面进行巯基化修饰后,分别将金、 银纳米粒子组装在整体柱材料表面。 利用透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、 扫描电子显微镜(SEM)对金、 银纳米粒子形貌、 吸收光谱及组装金、 银纳米粒子前后整体柱的形貌进行了表征。 以对巯基苯胺(PATP)为探针分子,分别采用波长为633和532 nm的激发光作为激发光源,研究金和银纳米粒子修饰的硅胶整体柱的在柱表面增强拉曼光谱(SERS)性能。 结果表明,该基底呈现出很强的SERS活性,结合整体柱的分离富集优势将在食品/环境领域现场痕量检测方面具有广泛的应用前景。     

金银纳米粒子的电化学性质及联苯胺的SERS研究

采用柠檬酸钠还原氯金酸,硼氢化钠还原硝酸银分别制备了较小粒径的金、银纳米粒子。运用紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安法(CV)对金、银纳米粒子进行了表征。结果表明：所得金、银纳米粒子粒径分别约为16和10 nm,并能以亚单层形式组装于导电玻璃(ITO)表面;CV图显示金、银纳米粒子分别有一对不对称的氧化还原峰,而且纳米粒子的浓度对其氧化还原电位存在一定的影响。采用自组装方法,以联苯胺为偶联分子, 在粗糙金基底表面构筑了金/银纳米粒子的双层有序结构。表面增强拉曼光谱研究表明, 在有序金银纳米粒子组装体中偶联分子的拉曼散射得到了增强。     

不同粒径、超均匀球形金纳米粒子合成及其表面增强拉曼散射效应研究

以氯金酸为原料,抗坏血酸为还原剂,柠檬酸钠为保护剂,用化学还原(种子生长)法制备了不同粒径、超均匀的球形金纳米粒子溶胶,并通过紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)进行表征。结果表明,随着金纳米粒子粒径的增大,其UV-Vis光谱中的吸收峰发生红移并出现四极峰。为进一步研究金纳米粒子表面增强拉曼散射(SERS)效应的作用机理并优化其灵敏度,我们以罗丹明6G(R6G)为探针分子,对不同粒径的金纳米粒子进行SERS表征,发现R6G的SERS信号随着金纳米粒子的增大先增强后减弱。当金纳米粒子的平均粒径达到120 nm时,产生最强SERS信号增强,增强因子约为1.1×107。三维时域有限差分法(3D-FDTD)理论模拟纳米粒子阵列电磁场分布结果与实验数据的趋势一致。     

电解质的加入对Au@Ag纳米粒子SERS效应的影响

通过先采用Frens法制备粒径约为12nm的Au NPs,以此为基础通过以抗坏血酸为还原剂,采用种子生长法成功制得Au@Ag纳米粒子,通过UV-Vis表征发现具有很好的稳定性。接着以4-巯基吡啶(4-MPy)分子为探针,考察了加入电解质的量、加入顺序、电解质的阳离子、电解质的阴离子对纳米粒子SERS活性的影响,并结合UV-Vis光谱进行了分析。结果显示加入电解质的量一般会有一个最佳值,加入阳离子种类以及加入顺序对纳米粒子SERS活性影响不是很明显。不同阴离子的加入对纳米粒子影响不同,这主要是由于阴离子的加入使溶胶发生聚集以及阴离子与Au@Ag纳米粒子银表面相互作用的结果。     

金银合金纳米粒子的合成及其SERS研究

采用柠檬酸三钠作为保护剂,通过水合肼还原的方法合成了不同组成的Au-Ag合金纳米粒子。UV-Vis光谱中只观察到一个位于单金属银和金之间的等离子体共振峰, 表明金银已形成合金。TEM显示合成的粒子非核壳结构,金银分布均匀, 合金粒径在25 nm左右。用吡啶为探针分子研究了合金的表面增强拉曼光谱(SERS), 结果表明吡啶在合金表面表现出了不同于纯金和纯银的行为。     

银溶胶的合成、表征及其表面增强拉曼散射特性研究

报道了一种简单的合成均匀、稳定的银溶胶的方法,通过透射电子显微镜(TEM)观察其形貌,并利用UV-Vis谱、XPS等手段对其进行表征,以罗丹明6G(R6G)作为探针分子研究在银溶胶纳米粒子上的表面增强拉曼效果,结果表明所合成的银溶胶具有较强的表面增强拉曼散射效果。     

结晶紫在银溶胶表面SERS增强因子的计算

通过硝酸银和柠檬酸钠的还原反应制备了纳米银溶胶,利用UV-Vis吸收光谱,ξ电势,透射电镜(TEM)对制备的银溶胶进行了表征.以结晶紫分子作为探针,研究了结晶紫在银溶胶粒子表面吸附的特点,并利用结晶紫的吸附等温线计算出表面增强拉曼(SERS)增强因子.实验结果表明在不加聚沉剂的条件下,银溶胶仍然具有较高的SERS活性.     

Facile synthesis of gelatin‐protected silver nanoparticles for SERS applications

Gelatin‐protected silver nanoparticles have been synthesized by a one‐pot, green method for surface‐enhanced Raman scattering (SERS) applications using gelatin as the reducing and stabilizing agent. The gelatin protection on silver nanoparticle surface helps improve its stability greatly and water dispersibility, while retaining high SERS activity of silver nanoparticles. The gelatin‐protected silver nanoparticles showed SERS signals as low as 100 nM of the typical Raman reporter molecules, RuBPY and R6G and 10 μM of other molecules of interest, melamine and folic acid. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

质子酸功能化离子液体中银纳米颗粒的制备及其光学性能研究

以质子酸功能化离子液体1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐([Bmim]H₂PO₄)为反应介质和表面活性剂,采用简单的化学还原法制备了具有形状各向异性的块状银纳米颗粒。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱等一系列手段对其结构、形貌及光吸收特性进行了表征。结果表明,所制备的银纳米块具有立方结构,其平均横向尺寸约为30 nm,在硅片上自组装形成密堆积结构的多层膜。以1,2-二(4-吡啶基)乙烯(BPE)作为探针分子,研究所制备银纳米颗粒的表面增强拉曼散射(SERS)活性。结果表明所制的银纳米颗粒是较好的SERS基底,具有良好的增强效果,痕检能力及稳定性。对BPE分子的最低检测浓度可低至10-9mol·L-1,而且保存了90天后,其检测灵敏度没有显著的降低。     

金纳米粒子的电化学合成及光谱表征

采用电化学方法合成各种形状的金纳米粒子,生成的金纳米粒子形貌与施加电流有关,通过匀速递增电流电解的方法,可制备得到哑铃形,球形以及棒状金纳米粒子,采用恒电流电解方法主要获得球形及哑铃形纳米粒子。利用透射电镜、紫外-可见光谱及拉曼光谱对金纳米粒子进行相关表征。紫外-可见光谱研究发现金纳米棒出现位于近红外区间的吸收峰(985 nm),由此推测棒的长径比约为6。以结晶紫为探针分子,研究了金纳米粒子的表面增强拉曼光谱(SERS)效应,并分析得出其平躺的吸附模式。根据形貌表征的结果推断了纳米粒子的生长机理。     

Self-assembled Ag nanoparticles for surface enhanced Raman scattering

Uniform and reproducible substrates for surface enhanced Raman scattering (SERS) are fabricated by self-assembly of Ag nanoparticles (NPs) on 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTES) modified glass. Experimental results indicate that the Ag NPs with a narrow size distribution were assembled as a sub-monolayer which exhibits an excellent SERSactivity. The SERS enhancement factor is estimated to be 7.5 × 10⁶ and the detection limit for crystal violet (CV) solution is about ～10^?11 M. The uniformity and reproducibility of the SERS signals are tested by point-to-point and batch-to-batch measurements. It is confirmed that the self-assembled Ag NPs substrates has a high SERS reproducibility and a low standard deviation with respect to the Ag NPs on non-functionalized glass substrates. The self-assembled Ag NPs substrates can be widely used for the application of chemical and biochemical sensing.     

Research on the Raman properties of NiFe/cicada wing composite SERS platform modified by silver nanoparticles

Composite structures have been widely concerned in the preparation of surface enhanced Raman scattering (SERS) substrates. In this paper, by solving the problem that the magnetic material was difficult to glow in magnetron sputtering, ferro-nickel (NiFe) alloy was deposited on the cicada wing (CW) and the NiFe/CW substrate was obtained. The results of sliver nanoparticles (Ag NPs) modified on the substrate were subsequently compared, and the SERS properties of the new Ag/NiFe/CW substrate were analyzed. Obviously, the intensity of SERS signals has been greatly improved after the modification of Ag NPs, and the substrate exhibits excellent reproducibility. The Ag NPs modified substrates were also applied to the detection of toxic crystal violet (CV) solution, which showed remarkable SERS activity. It has been proved that the strategy of modifying Ag NPs on the substrate to form a composite structure has great potential for improving the SERS performance of the substrate.     

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。     

Bimetallic Au–Ag nanochains as SERS substrates

Au–Ag bimetallic nanochains were prepared using pulsed laser ablation in liquid medium. Synthesis was performed by ablating silver target in a gold colloidal suspension. The plasmon characteristics of the nanostructures are found to be sensitive to ablation duration. AFM and TEM images indicate that almost all nanoparticles, both Au and Ag in the suspension participate in the growth process. An attempt was also made to realize plasmon hybridization by reducing the volume of the suspension by simple evaporation. The nanochains were tested for application as SERS substrates by using crystal violet as probe molecules.     

A facile method for the synthesis of large‐size Ag nanoparticles as efficient SERS substrates

Silver nanoparticles (Ag NPs) enjoy a reputation as an ultrasensitive substrate for surface‐enhanced Raman spectroscopy (SERS). However, large‐scale synthesis of Ag NPs in a controlled manner is a challenging task for a long period of time. Here, we reported a simple seed‐mediated method to synthesize Ag NPs with controllable sizes from 50 to 300 nm, which were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and UV–Vis spectroscopy. SERS spectra of Rhodamine 6G (R6G) from the as‐prepared Ag NPs substrates indicate that the enhancement capability of Ag NPs varies with different excitation wavelengths. The Ag NPs with average sizes of ~150, ~175, and ~225 nm show the highest SERS activities for 532, 633, and 785‐nm excitation, respectively. Significantly, 150‐nm Ag NPs exhibit an enhancement factor exceeding 10⁸ for pyridine (Py) molecules in electrochemical SERS (EC‐SERS) measurements. Furthermore, finite‐difference time‐domain (FDTD) calculation is employed to explain the size‐dependent SERS activity. Finally, the potential of the as‐prepared SERS substrates is demonstrated with the detection of malachite green. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.