Au/TiO_2薄膜的光催化与表面增强拉曼散射性能研究

采用浸渍提拉法将预先合成的TiO2溶胶均匀涂覆在玻璃表面制膜,并在膜表面负载上具有高表面增强拉曼散射(SERS)活性的Au纳米粒子,获得Au/TiO2多功能薄膜。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、拉曼(Raman)等表征手段,考察了Au/TiO2薄膜的结构、形貌与性能。所得Au/TiO2薄膜在UV灯辐照下可有效地降解罗丹明B等染料分子,其中Au粒子有效抑制了薄膜表面光生电子-空穴的复合,增强了光生载流子的分离效率,提高了薄膜的光催化性能。同时拉曼实验表明,Au/TiO2薄膜也是一种优秀的SERS检测基底。更为重要的是,Au/TiO2薄膜可通过UV灯照射"清洗"掉薄膜表面吸附的上组SERS实验中的检测分子,实现基底的循环利用,有望解决传统SERS基底一次性使用的缺陷。     

表面增强拉曼散射活性基底的制备

表面增强拉曼散射是一种新型光学物质检测方法,与传统的气相色谱分析和质谱分析等方法相比,具有高灵敏度、高分辨率和可猝灭荧光等优点。而活性基底表面形态是SERS效应能否发生和SERS信号强弱的重要影响因素．本文分析介绍了5种表面增强拉曼散射活性基底的制备方法,对其实际应用效果做了简要分析。     

温度对银基底表面增强拉曼散射效应的影响

利用电沉积法制备了银基底,考察了焙烧温度对基底形貌和表面增强拉曼散射效应的影响.研究结果表明,制备的电沉积银基底呈主干及两侧分支组成的枝晶状,分支均具有高曲率的尖端,可以产生避雷针效应,增强基底的表面增强拉曼散射性能;对基底进行焙烧处理,在300℃时分支尖端开始消失并出现团聚现象,400℃时枝晶变得粗大,但有新的球状纳...     

六氢吡啶的表面增强拉曼散射研究

表面增强拉曼光谱在化学、生物及表面科学等领域都有广泛应用, 因此六氢吡啶的表面增强拉曼光谱的研究具有重要意义。实验用法国JOBIN YVON公司的光谱仪测定了六氢吡啶的正常拉曼光谱及其在银溶胶、银膜表面的表面增强拉曼光谱(SERS), 确保了实验结果的可靠性。利用表面增强拉曼散射技术研究了六氢吡啶的拉曼谱, 对它的拉曼峰进行了指认, 并得出了在银表面的吸附方式。同时分析了六氢吡啶在银溶胶及银膜表面拉曼散射光强增强程度不同的原因。     

氧化锌/贵金属复合表面增强拉曼散射基底的研究进展

近年来,随着纳米技术的快速发展,表面增强拉曼散射(SERS)技术已广泛应用于物理化学、材料科学、表面科学以及生物科学等领域。基于氧化锌/金属复合SERS基底,因其具有高拉曼增强性能及优异的循环利用性能,正逐渐成为SERS技术的研究热点之一。本文综述了氧化锌复合SERS基底的机制、制备、调控和应用的研究进展,并在基础上分析了相关研究趋势,从而为高性能可循环利用SERS基底的开发与增强机制的研究提供重要参考。     

银纳米线表面增强拉曼散射的偏振依赖性研究

近年来,一系列新型低维金属纳米材料相继涌现,展现出优异的性能。这些材料与表面增强拉曼散射(SERS)技术相结合,显示出巨大的应用潜力。形貌与取向调控是低维金属纳米材料SERS应用的重要策略。主要采用多元醇还原法制备了高质量、各向异性的银纳米线结构,进一步以罗丹明6G分子作为探针,来研究入射光偏振方向对银纳米线拉曼信号的影响。结果表明,由于纳米线具有各向异性,所以当入射光方向与纳米线长轴近乎垂直时,获得的SERS信号最强。反之,当入射光方向与纳米线长轴成0°夹角时,得到的SERS信号最弱。通过对基于各向异性基底SERS光谱的偏振依赖性研究,有利于更深入地理解SERS机理,同时也有利于人们在不利用任何外部装置的情况下更好的调控SERS强度。     

对巯基苯胺分子表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在B3LYP/6-31++-G** (C,H,N,S)/LANL2DZ(Ag)水平上,对对巯基苯胺(p-aminothiophenol,PATP)分子进行了几何结构优化,计算了 PATP的常规拉曼散射(normal Raman scatte...     

利用数值模拟研究表面增强相干反斯托克斯拉曼散射增强基底

为表面增强相干反斯托克斯拉曼散射(surface enhancement coherent anti-Stokes Raman scattering,SECARS)提供具有高增强、稳定性好的等离激元增强基底是十分重要的.本文从实际出发,在理论上设计了一种新的SECARS基底,其可以利用结构自身的杂化共振与额外激发的电荷...     

TiO_2/石墨烯/Ag复合结构SERS实验

基于氧化物半导体的光催化特性,能够降解有机物分子,使表面增强拉曼散射基底得以重复使用。提出了银纳米颗粒有效修饰覆盖有石墨烯的二氧化钛纳米棒阵列(TiO_2/石墨烯/Ag)复合结构作为表面增强拉曼散射基底,并对其进行了实验研究。利用水热法制备了二氧化钛纳米棒阵列;采用湿法转移石墨烯和光照还原方法制备了TiO_2/石墨烯/Ag复合结构。用罗丹明6G(R6G)分子作为探测分子,结果表明:随着紫外光照沉积时间增加,探针分子的拉曼信号先增强后减弱;计算得到最大增强因子值约为2.6×106。此外,还对TiO_2/石墨烯/Ag复合结构的紫外自清洁特性进行了初步实验,结果表明,紫外光照射20min后,其拉曼强度下降到42.3%,具有一定的紫外清洁效果。     

银纳米粒子修饰三维碳纳米管阵列SERS实验

为了使表面增强拉曼散射(SERS)基底的三维聚焦体积内包含更多的“热点”,能吸附更多探针分子和金属纳米颗粒,以便获得更强的拉曼光谱信号,提出了银纳米粒子修饰垂直排列的碳纳米管阵列三维复合结构作为SERS基底,并对其进行了实验研究。利用化学气相沉积(CVD)方法制备了垂直排列的碳纳米管阵列;采用磁控溅射镀膜方法先在碳纳米管阵列上形成一层银膜,再通过设置不同的高温退火温度,使不同粒径的银纳米粒子沉积在垂直有序排列碳纳米管阵列的表面和外壁。SEM结果表明：在有序碳纳米管阵列的表面和外壁都均匀地负载了大量银纳米粒子,并且银纳米颗粒的粒径、形貌及颗粒间的间距随退火温度的不同而不同。采用罗丹明6G(R6G)分子作为探针分子,拉曼实验结果表明：R6G浓度越高,拉曼强度越强,但是R6G浓度的增加与拉曼强度增强并不呈线性变化;退火温度为450 ℃,银纳米颗粒平均粒径在100～120 nm左右,退火温度为400 ℃,银纳米颗粒平均粒径在70 nm左右,退火温度为450 ℃的拉曼信号强度优于退火温度400和350 ℃。     

银电极表面上C60薄膜的表面增强拉曼光谱研究

在银电极表面形成一层C60薄膜,分别在乙腈溶液和水溶液中进行表面增强拉曼光谱(SERS)研究并将两者进行比较,从而消除了溶液中的C60干扰表面吸附C60的SERS谱图的可能性.研究结果表明,C60分子对称性的降低导致SERS谱峰发生了分裂;表面电磁场的作用使得光谱选律在SERS效应中被拓宽,产生了新的拉曼谱峰.该结果与团簇吸附在粗糙银电极表面的C60分子的研究结果相似.与之不同的是在乙腈溶液和水溶液中的SERS谱图的低波数区内分别在348和311 cm-1左右出现一个新峰,经过分析可认为该峰与C60-金属基底的相互作用有关.     

SERS标记免疫金溶胶的影响因素研究

将表面增强拉曼光谱(SIERS)的高度灵敏性应用于标记免疫检测,具有很大的意义。在“固相抗体-待测抗原-标记抗体”夹心复合物体系中,以(SERS)标记的金溶胶与抗体结合,制备标记抗体。以芳香族化合物苯硫酚为标记分子,与一定大小粒径的金纳米粒子形成S-Au键,生成带有SERS信号的标记金溶胶。表面带负电荷的标记金溶胶与带有正电荷基团的抗体形成牢固的标记免疫金溶胶。从金纳米粒子粒径的选择、在金溶胶中加入苯硫酚的量及反应时间、抗体对标记金溶胶标记分子的SERS信号的影响进行了研究。     

非水体系中C60在银电极上的表面增强拉曼光谱研究

采用表面增强拉曼光谱（SERS）技术研究了乙腈溶液中C60的悬液在银电极表面的光谱特征,得到了银电极表面C60团簇和表面吸附C60分子的光谱信息。结果表明,随着所加电势的改变,C60的SERS谱峰强度和位移皆有所变化。而且由于基底表面电磁场的改变直接影响着C60的分子结构,导致电势正扫和回扫时的还原电位和氧化电位之间出现400mV的滞后现象;由于扬-特勒变形的存在使C60分子的对称性降低,而导致其SERS谱图发生了变化。     

掺磷TiO_2优化TiO_2/MBA/Ag三明治结构的SERS性能

本文以磷酸为磷源,通过溶胶水热法制备磷掺杂TiO_2,利用Lee和Meisel的方法制备银溶胶,以4-巯基苯甲酸(MBA)为探针分子,通过构建TiO_2/MBA/Ag三明治结构,研究磷掺杂二氧化钛对该基底表面增强拉曼(SERS)性能的提升。通过TEM、XRD、XPS、DRS和拉曼光谱图表征二氧化钛的形貌结构、化学组成、光学和拉曼性能,结果表明,制备出的磷掺杂二氧化钛为锐钛矿型纳米颗粒,粒径范围6~12nm,XPS显示磷以P~(5+)替代了Ti~(4+),形成O-P-O键掺入TiO_2的晶格中,当磷的掺杂量在1.77%时,TiO_2/MBA/Ag三明治体系具有最佳的SERS信号,这是因为适量的磷掺杂降低了TiO_2的能带间隙,丰富TiO_2的表面态,这能促进TiO_2向MBA分子的电荷转移。     

生地当归药队煎剂的表面增强拉曼散射光谱

为揭示单味煎剂与方剂间的关系,分别测试分析了生地当归药队、单味药生地和单味药当归煎剂的表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS)光谱,并对其进行谱峰归属。本文主要针对存在于三种煎剂中的17个拉曼信号(538,622,732,761,835,876,959,1 145,1 245,1 276,1 326,1 402, 1 456,1 470,1 518,1 546和1 605 cm-1)进行讨论。生地当归药队煎剂SERS光谱在538,732,761,835,876,959,1 145,1 245,1 276,1 326,1 402,1 456,1 470,1 518和1 605 cm-1处,出现15个明显的拉曼信号;生地煎剂SERS光谱在538,761,835,876,959,1 145,1 245,1 276,1 326,1 402,1 470,1 518和1 546 cm-1处,出现13个明显的拉曼信号;当归煎剂SERS光谱在538,622,732,761,835,876,959,1 245,1 326和1 402 cm-1处,出现10个明显的拉曼信号。生地当归药队煎剂SERS光谱保留了和未观察到生地和当归单味煎剂的某些拉曼峰,且产生了生地和当归单味煎剂中所没有的拉曼信号(1 456和1 605 cm-1),即产生新药物成分。生地当归药队煎剂所包含的药物成分并非是生地和当归单味药物煎剂所含药物成分的简单相加。结果表明,SERS光谱可能为方剂研究提供一种高灵敏度、快速准确和操作简单的检测方法。     

活血化瘀汤药队的表面增强拉曼散射光谱研究

在中药治疗过程中,以方剂为载体,注重整体,采用辨证论治的方法。为揭示方剂的药队规律,根据药队协同效应设计法,将活血化瘀汤方剂拆分为“调和”、“化瘀生新”、“活血止痛”、“补气”四个药队方剂。由于银纳米粒子可与煎剂产生强交互作用,并极大地增强拉曼信号,获取活血化瘀汤、调和药队煎剂、化瘀生新药队煎剂、活血止痛药队煎剂和补气药队煎剂五种方剂煎剂的表面增强拉曼散射(SERS)光谱,并对所有SERS谱峰进行归属。主要针对各煎剂中的18个拉曼信号(523,538,622,647,732,959,977,1 003,1 048,1 077,1 145,1 245,1 326,1 402,1 456,1 470,1 518和1 605 cm-1)进行讨论。活血化瘀汤SERS光谱中保留了药队煎剂的某些拉曼峰,如：538,622,647,732,959,1 003,1 048,1 326,1 402,1 456,1 470,1 518和1 605 cm-1。药队煎剂SERS光谱的某些拉曼峰并未在活血化瘀汤中出现,如：1 077,1 145和1 245 cm-1。在活血化瘀汤SERS光谱中,出现了新的拉曼峰,如：523和977 cm-1。新的拉曼峰出现说明新物质的产生。实验结果表明,活血化瘀汤所包含的药物成分并非是各药队煎剂所含药物成分的简单相加,SERS光谱可为方剂药队规律研究提供一优异、有效和准确的检测方法。     

Ag纳米颗粒的引入方式对TiO_2三维有序多孔/Ag复合结构SERS性能的影响

用PS(聚苯乙烯)微球作为模板制备出TiO_2三维多孔有序结构(TiO_2-3DOM),在此基础上,着重探究了银纳米颗粒的引入方式对整个TiO_2三维多孔/Ag复合结构SERS性能的影响。研究表明,通过银镜反应得到的TiO_2三维多孔/Ag复合结构是一种灵敏性强的基底,对罗丹明(R6G)分子的检测极限可低至10-10mol/L。     

基于纳米锥森林结构的表面增强拉曼散射透明器件研究

具有无损、超灵敏和实时检测优点的表面增强拉曼散射(SERS)器件具有重要研究意义。目前,针对SERS器件的大部分研究都围绕着非透明的器件展开。使用此类器件检测高浓度试剂时,激光只能从正面入射。这意味着入射激光需要穿透被测试剂分子层才能到达位于其下方的金属纳米结构表面,因此用于激发金属纳米结构表面等离子体共振(SPR)的激光能量被减弱,相应地,SERS光谱信号也被减弱;此外,SERS光谱信号因被测试剂分子层的遮挡,无法高效返回到电荷耦合元件(CCD)中,再次被大幅度减弱,甚至有可能完全无法被检测到。相比之下,如果使用透明SERS器件,检测过程中将被测试剂分子置于器件正面,激光从器件背面入射,此时高浓度被测试剂分子层对入射激光和SERS光谱信号的干扰最小。这种情况下,可以得到较好的光谱信号。通过在石英基底上旋涂聚酰亚胺(PI)层,然后通过氧等离子体对PI层进行无掩模轰击,在石英基底上自行生成纳米纤维掩模,配合反应离子刻蚀工艺(RIE)制备了石英纳米锥森林结构。之后,通过金属纳米颗粒溅射工艺,得到SERS透明器件。对于该SERS透明器件,在测试过程中,拉曼激光可从器件的正面以及背面分别入射。初步的测试结果表明,对于罗丹明6G(R6G)在10^-3~10^-6 mol·L^-1这一浓度范围内,背面入射方式收集的SERS光谱信号强度高于正面入射方式。另外,进一步研究了该SERS透明器件背面检测的一致性,得到了良好的结果,证明了其在实际生化检测中的可行性。这一工作有望扩展SERS在分析物检测领域中的应用。