模板法制备纳米球凹周期性阵列及其SERS性能

以内嵌在聚合物内、呈周期性非紧密接触方式排布的SiO2微球阵列-聚合物复合薄膜为模板,采用HF选择性地蚀除复合薄膜表层SiO2微球后,便可便捷地得到单片面积达182 cm2、呈等边六边形周期性排布的有机球凹阵列,每个微球凹的容积约为4.72阿升(Attoliter,1 Attoliter=10-18L),球凹排布密度约为4.9×108球凹/cm2;镀金后的球凹阵列可用作SERS活性基底,以苯硫酚为探针的SERS结果表明,球凹阵列的Raman信号增强因子(EF)高达108～109量级,在182 cm2范围内EF的RSD值在5.5%～8.6%范围内.     

山莓状Au-树脂微球的制备及SERS性能

采用抗坏血酸在室温下液相还原AuCl₄^--阴离子交换树脂微球, 同时实现Au微柱的形成及在树脂表面的阵列型组装, 低成本高通量地得到山莓状Au-树脂微球; 以苯硫酚为探针考察了山莓状Au-树脂微球用作表面增强拉曼散射(SERS)活性基底的性能, 结果表明, Au-树脂微球具有良好的Raman增强效应(增强因子EF达到10⁸～10⁹量级), 且有很高的重现性和稳定性, Raman信号强度和EF的相对标准偏差(RSD)为(35±5)%.     

Ag纳米粒子在TiO2四棱柱阵列上的可控生长及其SERS效应

采用水热法在导电玻璃FTO导电面上沉积TiO₂四棱柱阵列; 并以其为基体, 分别采用聚乙烯基吡咯 烷酮(PVP)还原Tollens试剂以及柠檬酸三钠(TSC)还原硝酸银溶液, 将Ag纳米粒子(AgNPs)沉积在TiO₂四棱柱阵列上形成TiO₂@AgNPs-PVP和TiO₂@AgNPs-TSC微纳结构作为表面增强拉曼散射(SERS)基底. 实验结果表明, Ag纳米粒子在TiO₂四棱柱阵列上的尺寸和分布可通过改变Tollens试剂的浓度和TSC还原硝酸银溶液的反应时间来调控, 进而优化基底的SERS灵敏度. TiO₂@AgNPs-PVP微纳结构对罗丹明6G(R6G)的检出限为10^-12 mol/L, 对低活性小分子三聚氰胺的检出限为0.01 mg/mL; TiO₂@AgNPs-TSC微纳结构对R6G的检出限为10^-10 mol/L, 对三聚氰胺的检出限为0.01 mg/mL. TiO₂@AgNPs-PVP和TiO₂@AgNPs-TSC微纳结构基底的SERS活性、 循环可回收性与还原剂种类紧密相关: 包覆在Ag纳米粒子上的PVP可以作为隔离层避免Ag纳米粒子直接接触, 防止电磁场耦合作用减弱, 增强基底的SERS活性; 同时, PVP是一种水性聚合物, 有较强的亲水性, 作为循环可回收SERS基底使用时, 吸附小分子物质清洗难度较大.     

磁性SiO2/PSt中空复合微球的细乳液法制备及表征

采用双原位细乳液聚合工艺,将疏水改性的磁性纳米粒子(MNP)加入到细乳液反应体系的油相中,利用增长的聚合物和单体TEOS之间的相分离原理,实现了聚合物的生成和TEOS的水解缩合同步进行,一步获得了磁性SiO2/PSt中空复合微球.通过红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、热重差热分析(TGA/DSC)和振动磁强计(VSM)对中空复合微球进行了表征.结果表明,制备的SiO2/PSt中空复合微球的尺寸范围为300～600 nm,当加入磁性纳米粒子后,得到的磁性SiO2/PSt中空微球保持了原来的中空结构,中空复合微球内腔的大小可以通过改变单体TEOS的加入量来控制.SiO2/PSt中空微球对磁性纳米粒子的包封率达到了86%.磁性SiO2/PSt中空复合微球具有超顺磁性,饱和磁强度值为14.7 emu/g.     

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。     

银/金纳米线阵列表面增强拉曼基底的制备及对孔雀石绿的高灵敏度检测

利用种子介导的软模板生长方法制备了金纳米线(Au NWs)阵列, 通过调节生长温度控制Au NWs阵列的形貌, 最后在经硼氢化钠(NaBH₄)清洗过的Au NWs阵列上化学沉积银纳米颗粒(Ag NPs), 制得银/金纳米线(Ag/Au NWs)阵列作为表面增强拉曼散射(SERS)基底. 选用罗丹明6G(R6G)作为拉曼探针分子测定了Ag/Au NWs阵列的SERS性能. 结果表明, Ag/Au NWs阵列作为SERS基底具有高灵敏度、 优异的信号均匀性和良好的稳定性. 使用Ag/Au NWs阵列对孔雀石绿(MG)检测的检出限可低至1×10^-8 mol/L, 线性范围为 1×10^-8~1×10^-4 mol/L. NaBH₄可以在不影响SERS性能的情况下去除Ag/Au NWs阵列上吸附的分子, 使得 SERS基底可以重复使用. 使用Ag/Au NWs阵列对湖水中的MG进行检测, 得到了可靠的回收率, 证明Ag/Au NWs 阵列在检测环境水体中的孔雀石绿上具有应用潜力.     

对称性降低的SiO2/Ag核壳结构纳米粒子的制备及表面增强拉曼活性研究

采用湿化学还原法在自组装的单层阵列二氧化硅纳米粒子表面沉积银膜制备了SiO2核/Ag帽复合纳米结构。通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见分光光度计(UV/Vis)研究和表征了该复合纳米结构的表面形貌、结构及光学性质。所制备的复合纳米粒子表面粗糙,其表面呈现无数纳米级谷粒状结构,SiO2内核粒径为350nm的银纳米帽的表面等离子共振吸收的2个共振峰分别位于382和689nm处。以亚甲基蓝作为探测分子研究了SiO2粒径为350和450nm的SiO2/Ag帽状复合纳米粒子的表面增强拉曼散射(SERS)活性,增强因子分别为3.6×109和3.9×109。结果表明,湿化学还原法制备的SiO2核/Ag帽复合纳米结构是很好的拉曼活性基底。     

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.     

基于二氧化硅球腔微电极阵列的过氧化氢生物传感器制备

以聚苯乙烯(PS)微球阵列为模板,采用溶胶-凝胶法在氧化铟锡( ITO)电极上制备了二氧化硅(SiO2)球腔阵列,扫描电镜显示此方法制备的SiO2球腔阵列高度有序.电化学研究结果表明,该球腔阵列的循环伏安曲线符合微电极阵列的电化学特点.将血红蛋白(Hb)作为氧化还原模型蛋白直接吸附于球腔内,制得电流型过氧化氢(H2O2...     

金纳米粒子簇的制备及表面增强拉曼光谱

建立了一种简单新颖的表面增强拉曼散射(SERS)基底制备方法.首先根据激光光束直径大小制备了与其相匹配的胶体微球阵列模板,再对模板进行等离子体刻蚀,然后采用金蒸汽进行气相沉积,最后将胶体微球剥离其基板,在微球的表面得到"单"金纳米粒子簇.胶体微球为直径2.6μm的聚苯乙烯微球,金纳米粒子直径平均约为300 nm,采用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征,并测试了其SERS光谱.测试结果表明,金的拉曼增强因子能够达到10~6.     

新型室温酯化法接枝聚合物改性SiO_2纳米微粒

提出了一种在室温、大气环境等温和条件下通过酯化反应将端羧基聚合物链接枝到纳米SiO2微球表面从而制备有机/无机复合纳米微粒的新方法.该方法通过以下两个步骤得以实现,即第一,用3-环氧丙基三甲氧基硅烷对纳米SiO2微球表面进行改性处理,接着将引入到纳米SiO2表面的环氧基团转化为烷羟基基团;第二,通过引入到纳米SiO2微球表面的烷羟基与聚合物中的端羧基在室温下发生酯化反应,从而将聚合物接枝到纳米SiO2表面制得复合微球.利用XPS、FTIR、TEM和TGA等测试手段对纳米SiO2的改性过程以及聚合物接枝后得到的复合微球进行了表征.研究结果表明,该室温酯化接枝方法具有较高的接枝率,接枝到无机纳米微粒表面的聚合物占复合微球质量的55wt%～70wt%;接枝聚合物后,纳米SiO2微球的粒径从40nm增加到64～75nm,从而得到了以SiO2为核、以聚合物为壳的有机-无机复合微球.     

银纳米微球和银纳米棒自组装膜的制备及SERS研究

采用硼氢化钠还原硝酸银,用振荡器在不同转速下振荡得到单分散的银纳米微球和银纳米棒,再将银纳米微球及银纳米棒自组装于被3-氨丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)修饰的玻璃基片上,制得了具有表面增强拉曼(SERS)活性的基底,分别以罗丹明6G(R6G)和罗丹明B(RB)为探针分子对这两种基底进行SERS活性检测,结果发现这两种基底均为较理想的SERS衬底。     

悬浮液气-液界面二元胶体颗粒的漂浮组装机理

提出一种在悬浮液气-液界面漂浮组装亚微米单分散聚苯乙烯(PS)微球和纳米SiO2颗粒二元胶粒晶体的新方法, 并系统研究了漂浮组装机理. 研究表明, 聚苯乙烯微球和二氧化硅两种胶体颗粒在悬浮液气-液界面的漂浮组装是以PS微球的组装为主导的. 在一定PS微球相浓度范围内, 悬浮液中PS 微球与SiO2颗粒的初始体积配比基本不影响PS微球有序组装的形成. PS微球粒径在150-500 nm时易于形成有序排列, 较小或较大粒径的PS微球难以形成有序排列. SiO2颗粒的组装是一种以PS微球为“基底”的沉积过程. 二元胶粒晶体中SiO2颗粒的体积分数由其在混合悬浮液中的相浓度所决定.     

超疏水性三维银纳米树SERS基底的制备及用于阿奇霉素检测

制备了一种超疏水性三维银纳米树表面增强拉曼散射(SERS)基底，利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDS)及X射线衍射(XRD)对三维银纳米树进行表征，利用接触角(CA)分析其疏水性能。以罗丹明B(RB)为拉曼探针进行条件优化，并考察阿奇霉素(AZM)在该基底上的SERS性能，发现该SERS基底对AZM具有较强的拉曼增强效应，在1.0×10^-11～1.0×10^-9 mol/L范围内，AZM浓度的对数值与拉曼峰强度I_SERS呈良好的线性关系，线性拟合方程为I_SERS=4098logc+47769(R²=0.987)，检出限为4 pmol/L。使用该方法检测AZM分散片、人血清及猪血清中的AZM，加标回收率在91.2%～118.1%之间，相对标准偏差为1.1%～6.2%。     

蜂窝状Ag纳米颗粒膜制备及应用于表面增强拉曼散射基底

通过静态呼吸图法制备了具有高度有序微结构的聚苯乙烯-嵌段-聚4-乙烯吡啶共聚物(PS-b-P4VP)膜。以该嵌段共聚物膜为模板,可制得金属纳米粒子阵列。借助光化学还原途径制得了具有蜂窝状微结构的Ag纳米颗粒膜。以罗丹明6G(R6G)为探针分子,考察了蜂窝状Ag纳米颗粒膜用作表面增强拉曼散射(SERS)基底的性能。蜂窝状Ag纳米颗粒膜对R6G分子的表面拉曼散射增强因子高达1.31×10~9。另外,该SERS基底还显示了较低的检测限,检测限低至10~(-10)mol·L~(-1)。拉曼信号面扫显示了基底很好的信号均匀性。在此SERS基底上30μm×30μm范围内随机收集的120个拉曼信号强度的相对标准偏差仅为～12%。     

基于Fe3O4@SiO2/Ni-NTA磁性微球的His-tag融合蛋白纯化体系的建立

合成了表面共价结合Ni-氨基三乙酸(Ni-NTA)基团的Fe3O4@ SiO2微球,这种磁性微球可用于分离含有His-tag标签的融合蛋白.微球中心由尺寸约402 nm的Fe3O4微粒组成,赋予了微球极好的磁性分离和离心分离的特性.应用Fe3O4@ SiO2/Ni-NTA磁性微球对含有6×His-tag(6聚组氨酸)标签的蛋白进行了分离纯化,结果表明,10 mg Fe3O4@ SiO2/Ni-NTA微球能够从10mL重组蛋白裂解液中纯化出约1 mg带有6×His-tag标签的融合蛋白.微球的高效分离效果使其能够用于含量较低的带有6×His-tag标签蛋白的分离纯化.     

沉淀聚合法制备三聚氰胺分子印迹聚合物微球

以三聚氰胺为模板分子,以甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,在乙腈-乙二醇(20∶1,V/V)混合溶剂中沉淀聚合制备了分子印迹聚合物微球.利用1H-NMR和紫外光谱方法研究了模板与功能单体相互作用情况.结果表明,三聚氰胺与甲基丙烯酸(MAA)分子通过协同氢键作用形成1∶2型氢键配合物.利用扫描电镜和红外光谱对聚合物微球的结构进行了表征.结果表明,印迹聚合物近似圆球形,粒径约为400～500 nm,且大于非印迹聚合物微球,表面存在大量的结合位点.通过静态平衡吸附实验研究了聚合物微球对模板分子的结合能力,印迹聚合物微球在4 h后逐渐达到吸附平衡,Scatchard分析表明,印迹聚合物微球主要存在两类不同的结合位点,最大表观结合量(Qmax)和平衡离解常数(Kd)分别为Qmax1=22.97μmol/g,Kd1=0.14×10-3 mol/L;Qmax2=157.65μmol/g,Kd2=2.55×10-3 mol/L,计算得出表观印迹效率和有效印迹效率分别为68%和58%.此方法合成的印迹聚合物微球对三聚氰胺有较好的结合性能,可应用于三聚氰胺的分离检测.     

特殊形态聚合物微球原位负载Ag纳米粒子

以苯乙烯单封端的聚N-异丙基丙烯酰胺(St-PNIPAAm)大分子单体为反应性分散稳定剂,使之与丙烯腈(AN)和少量苯乙烯(St)在醇/水混合介质中进行三元分散共聚反应,制得了以聚苯乙烯(PS)为核,表面接枝PNIPAAm的聚合物微球(PNIPAAm-g-PAN/PS).利用扫描电子显微镜(SEM)观察证实:所得聚合物微球的粒径和表面凸起均一,形态结构规整,其粒径和形态可通过改变聚合反应条件加以控制.以典型配方的聚合物微球为媒介,AgNO3为金属源,乙醇为还原剂,在90 ℃下使Ag纳米粒子原位负载在PNIPAAm-g-PAN/PS聚合物微球表面.利用透射电子显微镜(TEM),紫外光谱(UV)及傅立叶红外光谱(FT-IR)对表面负载Ag纳米粒子的聚合物微球样品进行了表征,结果表明:Ag纳米粒子在特殊形态聚合物微球表面负载均匀,通过改变银离子的用量可将Ag纳米粒子的大小控制在3～32 nm范围内,最小平均粒径约为6 nm.     

核-壳型白藜芦醇分子印迹微球研制及应用

以表面修饰乙烯基团的SiO2微球为基体,白藜芦醇为模板分子,丙烯酰胺(AA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,采用表面印迹技术制备核-壳型白藜芦醇印迹微球。采用红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)对该分子印迹微球进行表征,结果表明,SiO2表面成功接枝一层厚度为200nm的印迹聚合物,该印迹微球颗粒分散均匀。采用高效液相色谱技术对印迹微球的吸附性进行研究表明,此印迹微球具有良好的识别性能,利用Scatchard模型分析得出印迹微球的最大吸附量分别为Qmax1=9.087mg/g和Qmax2=13.80mg/g。此印迹微球成功用于分离虎杖提取液中白藜芦醇。     

二氧化硅复合微球的制备及其对His-tagged融合蛋白质的分离

采用水热法合成了巯基纳米二氧化硅(SiO2-SH),并在其表面修饰亚氨基二乙酸基团(-IDA)得到SiO2-SH/IDA微球.该微球从溶液中可吸附更多的Ni 2+形成SiO2-SH/IDA-Ni 2+复合微球.研究结果表明,利用该复合微球可以较好地分离以组氨酸为标签(His-tagged)的融合蛋白.