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。     

修饰有Ag纳米颗粒的SiO_2纳米线的制备及其拉曼增强效应研究

以天然矿物纤蛇纹石为原料,通过酸浸与物理化学分散的方法制备出了形貌较为均匀,纯度高且分散性好的SiO_2纳米线。利用硼氢化钠(NaBH4)和柠檬酸钠(C6H5Na3O7)做双还原剂将高度分散的Ag纳米颗粒修饰在SiO_2纳米线表面。用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、紫外吸收光谱仪和拉曼光谱仪对SiO_2@Ag纳米复合材料进行表征,并研究以SiO_2@Ag纳米复合材料为基底的表面增强拉曼效应。结果表明,SiO_2@Ag纳米复合材料具有极强的表面拉曼增强效应,并且当SiO_2@Ag纳米复合材料中Ag纳米颗粒溶液体积为2mL时,其增强效果最好。     

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。     

含纳米棒银溶胶的制备及其光谱性质研究

以CTAB表面活性剂胶束为模板用化学还原法制备出含有银纳米棒的银胶体,用透射电镜(TEM)对颗 粒形貌进行了表征.UV Vis吸收谱显示,含银纳米棒溶胶有两个吸收蜂,其中长波长吸收峰位置随胶粒长径比增 加迅速红移和宽化.用多尺寸统计平均的Mie散射模型计算了纳米棒银胶体的吸收谱,较好地解释了长波长吸收 峰的宽化.以此胶体为衬底材料,测量了染料分子的表面增强拉曼散射(SERS),结果显示,SERS强度随胶体中 所含纳米棒长径比的增加呈现先显著增强后缓慢减弱的变化规律,用电磁增强理论对有关现象进行了分析.     

D-核糖NIR-SERS光谱及其在金纳米棒表面吸附行为分析

本文采用种子生长法、利用双表面修饰剂制备了金纳米棒,其长径比为3.5:1。该金纳米棒的消光光谱显示:利用该方法制备的金纳米棒有两个表面等离子共振(SPR)峰,分别位于540nm和780nm处。其中780nm处的表面等离子共振峰靠近红外光谱区,可以与文中采用的激发光源(785nm激光)较好的匹配,从而有助于实现共振拉曼散射增强效应。本文以D-核糖(D-Ribose)为探测分子,基于金纳米棒进行了近红外表面拉曼散射(NIR-SERS)活性检测,从而获得了光谱重复性良好的NIR-SERS光谱图。同时,采用密度泛函理论(DFT),以B3LYP/6-31G和6-31G/LanL2DZ为基组函数,分别对D-核糖分子以及D-核糖分子与金原子形成的团簇进行结构优化和普通拉曼光谱(NR)计算,发现理论值和实验值符合较好。此外,文中对D-核糖的NIR-SERS谱带进行了分析和归属,发现当D-核糖分子吸附到金纳米粒棒上时,主要是以羟基上的氧原子(O9)吸附在金原子上而形成金属键。     

半胱氨酸作为耦联剂制备的纳米银膜上的SERS研究

在直流10V电压下电解聚乙烯醇和硝酸银的混合液3h制备纳米银胶,将经过半胱氨酸修饰后的载玻片浸入银胶24h制得纳米银膜。用紫外可见分光光度计对银胶进行了观测,由于其吸收峰半高宽较窄可知银胶中纳米银颗粒粒径分布较为均匀。同时,使用扫描电镜对银膜进行了表征。通过对半胱氨酸分子SERS信号的分析得出了纳米银粒子在玻璃表面上可能的组装方式。以结晶紫(Crystal Violet)和孔雀石绿(Malachite Green)作为探测分子,采用便携式拉曼光谱仪测得两种分子不同浓度下的SERS谱。发现该方法所制得的纳米银膜有很好的表面增强效果。最后分析了半胱氨酸分子SERS信号对探针分子光谱的影响。     

激光诱导金纳米棒图案化光纤SERS探针

研究了激光诱导沉积制备光纤表面增强拉曼散射（SERS）探针,并对探针的SERS性能进行检测。探讨光纤探针制备过程中金纳米棒溶液的浓度对探针灵敏度的影响。结果表明,将不同浓度的金纳米棒溶液进行激光诱导,在光纤端面会形成金纳米棒团簇和分散两种纳米结构。金纳米棒溶液的浓度、激光功率、诱导时间等因素都会对诱导沉积图案产生影响。实验利用功率为5 mW的激光进行诱导,在1.5×10-9,1.0×10-9和7.5×10-10 mol·L-1的金纳米棒溶液中,经5 min沉积,制备出不同图案的光纤SERS探针。采用晶种法合成金纳米棒,用透射电子显微镜（TEM）观察金纳米棒形貌,并根据TEM图像分析计算了合成金纳米棒的长径比约为3.8。用扫描电子显微镜（SEM）观察金纳米棒的形貌以及激光诱导沉积后的纤维修饰端形貌,7.5×10-10 mol·L-1的金纳米棒溶液进行激光诱导,金纳米棒在光纤端面分布较为分散,而1.5×10-9和1.0×10-9 mol·L-1的金纳米棒溶液进行激光诱导,光纤端面都有大量的金纳米棒聚集成团。以4-氨基苯硫酚（4-ATP）为样品分子,通过拉曼光谱对光纤探针的SERS性能进行检测;为了方便比较,选取了拉曼频移1 079.972 cm-1处的拉曼强度作图,结果表明,金纳米棒浓度为7.5×10-10 mol·L-1时,经激光诱导制备出的光纤探针性能较好。采用时域有限差分法(FDTD)模拟形成的图案的热点分布,进而解释了金纳米棒浓度为7.5×10-10 mol·L-1时制备的光纤探针性能较好的原因。为了检验光纤探针的重复性,将测试SERS光谱后的光纤浸入无水乙醇中24小时,使4-ATP充分溶解在酒精中,15天后,再次检测光纤探针的SERS检测性能,得到与之前检测同样的光谱图,证明得到的光纤SERS探针具有较强的可重复利用性。激光诱导制备光纤探针具有操作简单、成本低廉、探针制备时间短等优点,能够实现高灵敏度光纤SERS探针的重复、批量制备。     

金纳米棒的飞秒激光组装研究

金属纳米粒子对于研究表面等离子体共振具有非常重要的意义,其自组装形成的功能组装体能够展现出更加优异的整体协同性能.本文通过飞秒激光加工对金纳米棒直接进行组装,不引入其它的修饰剂,过程简单、快速(约1 min),不仅保留了金纳米棒表面等离子特性,且可以实现金纳米棒的任意精细图案化.将组装的微纳结构用于微流控芯片表面增强拉曼散射探测,可以得到很好的增强效果,为等离子体器件的制备提供了新的方法.     

氧化石墨烯负载金纳米颗粒SERS活性基底的制备与研究

本文采用湿化学方法制备具有表面增强拉曼散射活性的氧化石墨烯负载纳米金溶胶:通过以柠檬酸三钠为还原剂,在没有稳定剂、温和的液相反应条件下,同时还原氯金酸和深度氧化的石墨烯,原位制备氧化石墨烯负载金纳米颗粒复合物。利用紫外可见分光光度计、激光粒度分析仪、傅里叶变换红外吸收光谱仪、透射电子显微镜对所制得的氧化石墨烯负载金纳米颗粒复合物进行了表征和分析,并且采用拉曼光谱研究其作为增强试剂的性能。结果表明:所得溶胶在波长为540nm左右存在较强的吸收峰,粒径分布在50nm附近范围内;生成的金纳米粒子的大小及其分布受氯金酸用量的影响,并且粒径分布均匀,金纳米颗粒的平均尺寸为20nm,大量金纳米颗粒均匀地附着在氧化石墨烯的片层之间;氧化石墨烯的含氧官能团大幅降低,氧化石墨烯表面基团大部分被还原;以R6G为探针分子验证其拉曼增强效应,在浓度低至10nmol/L时依然具有较强的拉曼信号,增强因子达到2.4×10~5。所以高分散性、高稳定性的氧化石墨烯负载金颗粒溶胶,可作为SERS活性基底(增强试剂),用于快速检测。     

金纳米粒子的制备及其表面增强拉曼散射效应的研究

采用多巴胺化学还原法制备了分散性良好的纳米金溶胶,并检测了其作为表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)基底的性质。粒度和透射电子显微镜测试结果表明金溶胶为平均粒径30nm左右的球形颗粒,并且紫外-可见特征吸收峰出现在520nm,为典型的金纳米颗粒特征吸收峰。以罗丹明6G(R6G)为探针分子证明了金溶胶良好的SERS增强效果,用金溶胶对除草剂敌草快(DQ)进行检测,最低检测限可达1×10-7 mol/L。结果表明所制备的金溶胶具有良好的表面增强拉曼散射活性。