不同介质中Au纳米粒子二聚体SERS增强效应的理论模拟研究

对贵金属纳米粒子结构表面等离激元的精准调控一直是表面增强拉曼光谱领域的热点,在众多影响SPR的因素中,介质环境一直被众多研究者忽视。本文利用理论模拟系统地研究了介质环境对于贵金属纳米结构SPR的影响,研究发现介质的介电常数增大,SPR的峰位置红移,在合适的激发线下,其所对应的SERS增强效应增大。改变介质的种类可实现SERS"热点"从纳米粒子-纳米粒子模式向纳米粒子-金属基底模式的有效转移。     

HPLC与SERS联用技术及其在有机反应现场监测的应用

将高效液相色谱(HPLC)和表面增强拉曼光谱(SERS)联用技术(HPLC-SERS)用于混合物的分离和检测。研究了HPLC-SERS对于有机反应的在线监测。以对氨基苯硫酚(PATP)与邻碘苯甲酰氯的反应为模型,高效利用了HPLC的分离和SERS的高灵敏度检测优势,同时获得了产物的保留时间和光谱结构信息,为有机反应产物分离和鉴定,为复杂有机反应机理的揭示提供了有效的技术手段。     

金纳米粒子单层膜表面SPR催化反应的原位SERS研究

表面增强拉曼散射（SERS）基底的活性和均匀性是其SERS应用研究的关键,通过气-液两相界面自发组装的方式及控制组装的时间可制备致密性不同的金纳米粒子单层膜（Au MLF）.由于疏松和致密基底表面的LSPR产生的方式和强度不同导致SERS增强效应和均匀性两者无法同时兼顾,通常得到局域表面等离激元共振（SERS）增强性能及表面等离激元共振（SPR）催化性能优异但均匀性欠佳的疏松基底,或SERS增强性能与SPR催化性能中等但均匀性优越的致密基底.研究表明SERS增强效应的提高与粒子密度增加和“热点”活性增加有关,而SPR催化转化率仅与“热点”活性有关.本文以致密的Au MLF为基底,以对巯基苯胺（PATP）和对巯基苯甲酸（MBA）为探针分子系统研究了激光功率对SPR催化反应效率的影响,研究发现激光功率提高可显著提升PATP偶联反应及MBA脱羧反应的转化率.同时发现后者脱羧反应的速率与激光功率平方的倒数成线性关系,为相关表面过程的动力学参数测定提供了新的途径.     

Cu2O-Au复合结构的制备及其在SERS中的应用

表面等离激元催化反应为表面过程的拓展提供了一条新的途径,但在单一贵金属表面的反应效率往往较低,因此发展符合纳米结构已经成为该领域的研究热点。通过合成八面体的氧化亚铜(Cu₂O),并引入高均匀性和高SERS活性的金纳米粒子单层膜(Au MLF),将两者完全结合,构建了Cu₂O-Au复合异质结SERS基底。以对硝基苯硫酚(PNTP)为探针,通过表面增强拉曼光谱(SERS)研究了Cu₂O-Au表面等离激元驱动的偶联反应。结果表明,Cu₂O与Au MLF的复合,其SERS性能及催化活性都得到了较大的提升,为发展高性能的新型复合纳米结构提供了实验基础。     

SERS-HPLC联用技术对邻氨基苯硫酚与邻碘苯甲酰氯反应的监测

通过表面增强拉曼光谱(SERS)与高效液相色谱(HPLC)联用开展了在线监测催化剂对邻氨基苯硫酚(OATP)与邻碘苯甲酰氯反应的影响. 结果表明, 无催化剂时反应产物为1b{S-[2-(2碘苯甲酰氨基)苯基]-2-碘代苯硫酸盐}和2b{N,N′-[二硫(2, 1-亚苯基)]二(2-碘苯甲酰胺)}, 在醋酸铜催化下生成3b{10-(2-碘苯甲酰基)二苯并[b, f ][1, 4]硫氮杂-11(10H)-酮}; 无催化剂条件下经历亲核取代反应及硫自由基耦合的过程, 在醋酸铜催化下产物 1b 的结构发生变异生成3b. 所得结果与核磁质谱等常规非现场技术解析结构一致.     

挥发性有机物的非接触SERS检测

挥发性有机物在自然环境中普遍存在,对人体健康造成显著影响,为此亟待发展高灵敏度的快速识别和检测技术。本文通过制备和优化表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)基底,实现了强吸附和弱吸附型挥发性有机物的检测。首先利用化学方法合成了粒径约为30nm的均匀准球形金纳米粒子,该粒子具有SERS效应以及良好的化学稳定性,以该纳米粒子为单元,通过气液两相界面自组装技术制备增强性能好、SERS信号均匀的金纳米粒子单层膜(Au MLF),并以此为SERS基底对挥发性有机物苯硫酚进行了检测。为了实现弱吸附挥发物质的检测,对Au MLF表面进行了修饰,构建了聚二甲基硅氧烷(PDMS)-Au MLF复合基底,实现了苯及二甲苯等弱吸附型挥发性有机物的检测。     

纳米ZnO的表面增强拉曼散射效应来源研究

表面增强拉曼光谱（SERS）的广泛应用源于优良的基底,目前主要局限在粗糙贵金属及胶体纳米颗粒材料.而半导体的光谱高稳定性和再现性,使其成为制备SERS基底的新型材料,但对于其SERS增强机理的研究仍存在极大挑战.本工作以典型的形貌新颖、尺寸均一的扫帚状n型纳米半导体ZnO为SERS基底材料,通过调节激发光的波长和选用具有不同对位取代基的对硝基苯硫酚（PNTP）、苯硫酚（TP）、对氨基苯硫酚（PATP）为探针分子,系统地研究了纳米ZnO的SERS增强行为,估算了其表面增强因子（EF）,分离了化学增强作用中非共振增强效应和电荷转移效应对SERS的贡献.研究表明三种分子在不同激发光作用下的增强因子为10至35,其中PNTP分子约10倍的增强主要来自于因吸附而造成极化率变化的非共振增强效应,TP和PATP分子20~35倍的增强则是由非共振增强效应与光子驱动电荷转移效应共同作用所致,光子能量越高,SERS增强效应越强.且因分子与ZnO间电荷转移的速率较慢导致ZnO表面电荷转移增强效应较贵金属低1~2个数量级.本研究结果为新型半导体SERS基底的制备及调控提供了新思路.     

Ce3+-Cr3+共掺杂Ba3Sc4O9荧光材料的发光性能

红光-近红外光谱技术在医疗领域具有广泛的应用。但对于当下采用蓝光LED激发荧光材料实现红光-近红外光谱输出的器件结构而言,则普遍存在蓝光过剩的问题。本文提出了通过构筑Ce³⁺→Cr³⁺能量传递从而实现抑制器件蓝光输出的策略。以Ba₃Sc₄O₉为研究对象,采用Ce³⁺/Cr³⁺共掺杂,研究了其发光性能。结果表明,共掺杂的Ba₃Sc₄O₉∶Ce³⁺/Cr³⁺同时具备了红光和近红外光发射能力,发射主峰分别位于585 nm和835 nm;Ce³⁺→Cr³⁺能量传递效率达50.92%。所封装的近红外LED器件的蓝光强度下降了78%,而Cr³⁺的发射强度增至181%。