Au/Ag核-壳结构纳米粒子的制备及其SERS效应

随着大量有关表面增强拉曼散射 (SERS)的实验和理论研究的开展 ,金属纳米粒子作为一类重要的 SERS增强介质 ,已引起了人们浓厚的研究兴趣 [1] .而 Au和 Ag作为最常用的活性基底物质 ,更是研究的热点 [2 ,3 ] .最近 ,美国印第安那大学的 Nie等 [4 ] 在单个银纳米粒子上 ,观察到高达 1 0 14 ～ 1 0 15的SERS因子 .同时 ,他们的另外一项工作表明银纳米粒子的形状和大小对 SERS活性有很大影响 [5] .但是 ,由于 Ag溶胶制备的重复性较差 ,且粒度分布不均匀 ,通过控制银颗粒大小而调控 SERS活性是相当困难的[6] .与 Ag相比 ,Au在可见光…     

基于核壳型结构纳米粒子的SERS活性基底研究进展

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)作为一种新型分析检测技术,具有检测快速、灵敏度高、非破坏性、原位检测等优点。高灵敏度、高稳定性、高增强能力及高重复性、可循环利用的SERS活性基底的制备是获得较好SERS信号的一个重要因素。与传统的单一组分SERS基底相比,将多种不同功能的纳米材料进行复合,形成的核壳型结构纳米粒子作为一种新型SERS活性基底,不仅能获得更为稳定的SERS信号,还能赋予其富集分离、催化和特异性分子识别等功能。该文综述了近年来基于复合贵金属、磁性材料、半导体、复合有机等核壳型结构纳米粒子的SERS活性基底的研究进展。     

Ag_核Au_壳金属复合纳米粒子的制备及表面增强拉曼光谱研究

在已制备好的Ag纳米粒子表面,通过化学还原的方法沉积生长Au包裹层,制备了粒子尺寸为50-70nm的Ag核Au壳复合纳米粒子.通过改变AuCl₄^-量,使Ag_100-xAu_x中Au的含量由x=0变为x=30.用UV-Vis吸收光谱和透射电子显微镜(TEM)对该结构纳米粒子进行了表征,并以对巯基苯胺(PATP)为探针分子进行表面增强拉曼光谱(SERS)研究.表面拉曼光谱表明,该结构的纳米粒子具有比Ag更强的SERS活性,随着Au:Ag比例的逐渐增加,其活性呈现先增大后减小的趋势,其最大增强约为Ag纳米粒子的10倍.     

Au@Ag纳米粒子在农药SERS光谱分析中的应用

随着现代农业的发展,多种农药被广泛应用于农田,果园和温室等场所.由于大多数农药对生态环境、动物和人类健康都有害,因此建立快速、灵敏和实时检测环境与食品中农药含量的技术显得越来越重要.本文论述了用作表面增强拉曼散射(SERS)光谱基底的金核银壳纳米粒子(Au@AgNPs)的制备方法,以及将其用于苹果表面农药百草枯Para...     

铁氧化物/金磁性核壳纳米粒子的制备及其富集与SERS研究

本文用种子生长法制备铁氧化物/金磁性核壳纳米粒子, 并利用SERS对其磁场靶向性进行了检测.     

核壳纳米粒子与牛血清白蛋白表面增强拉曼光谱的研究

本文用表面增强拉曼光谱(SERS)系统地研究了牛血清白蛋白(BSA)与Ag/Pt核壳纳米粒子的相互作用,特别是核壳纳米粒子与被吸附的牛血清白蛋白分子之间的界面作用,并用紫外可见光谱、圆二色光谱(CD)作为辅助手段进一步证实了BSA与核壳纳米粒子的作用状况.通过紫外光谱研究发现,核壳纳米粒子的特征吸收峰的消失表明纳米粒子完全被牛血清白蛋白包覆.用近紫外CD光谱探讨了血清白蛋白的芳基氨基酸(苯丙氨酸、酪氨酸)残基微环境的变化.为探讨牛血清白蛋白与Ag/Pt核壳纳米粒子的作用机理及纳米尺寸的生物效应奠定了理论基础.     

利用去湿现象制备具有SERS活性的银纳米粒子图案

构建了具有表面增强拉曼散射(SERS)活性的二维有序环状与盘状的银纳米粒子结构, 利用CTAB包覆银纳米粒子的氯仿溶液直接在图案化的金基底上进行去湿, 当改变银纳米粒子的浓度时可以得到不同的图案. 利用原子力显微镜(AFM)对其结构进行了表征, 以4-巯基吡啶作为探针分子, 采用表面增强拉曼成像技术研究了这种基底的SERS活性, 这将为SERS的研究开拓新的领域.     

核壳结构纳米粒子

纳米粒子由于具有大量的潜在应用,近年来已引起人们极大的关注。通过表面改性(如制备核壳结构的纳米粒子)可以使其获得更多特殊的性质。本文就最近几年制备壳核结构纳米粒子的方法进行了总结,根据其核、壳的不同材料进行了分类,并对其中某些方法进行了比较。     

金纳米粒子与聚吡咯纳米管的复合及其SERS效应研究

通过柠檬酸盐与HAuCl4水溶液在微沸状态下反应制备的金纳米粒子因其特殊的表面与界面效应在光学、生物学和催化化学领域得到了广泛应用,而聚吡咯(PPy)具有环境稳定性好、电导率高且变化范围大、容易合成等优点,聚吡咯纳米管可用作导电材料、酶封装材料、抗静电材料,也可用于制备传感器、传动器、固体电解质电容器等。     

原子级壳层厚度Ru@Pt核壳结构纳米粒子的制备与表征

采用连续多元醇法,以RuCl₃·xH₂O和PtCl₂为前驱体,乙二醇为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂的反应体系,并通过调节PtCl₂用量和还原温度成功制备了壳层厚度约为1.5个Pt原子层的单分散Ru@Pt核壳结构纳米粒子,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等分析方法对其微观结构、粒径分布、晶型结构、物相组成进行了表征。 结果表明,该纳米粒子分布均匀且基本为球形,平均粒径约为3.57 nm,其中内核直径约为2.49 nm,外壳厚度约为0.55 nm,壳层金属Pt具有很好的晶型,Pt原子主要为{111}晶面,内核金属Ru与外壳金属Pt互相产生了电子效应使Pt的衍射峰和Ru、Pt的电子结合能产生了一定偏移,并初步研究了有效控制该核壳结构纳米粒子壳层厚度和增强核与壳两种金属之间电子效应的因素,使其有望在催化等领域发挥潜在的应用价值。     

钯纳米颗粒形貌控制合成及其SPR／SERS性质

在水溶液中分别以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和CTAB／柠檬酸钠混合剂为包覆剂合成钯纳米颗粒,并研究其形貌演变．钯纳米颗粒在成核阶段会形成具有不同孪晶结构的晶核,在生长阶段又会选择性的放大某一组晶面,这两个因素导致了钯纳米颗粒形貌的多样性．在合成中CTAB既会影响钯纳米颗粒的成核,也会影响颗粒晶面的选择性生长．通过改变CTAB和还原剂的量可以调控钯纳米颗粒的形貌．溶液中CTAB和还原剂浓度的改变,非常明显地影响合成产物中不同形貌钯纳米颗粒的产率．通过向溶液中引入柠檬酸离子调控纳米颗粒的成核与生长过程,首次合成出了星状钯二十面体和截面为五角星形的钯纳米棒．这些不同形貌的钯纳米颗粒有着不同的表面等离子体共振和表面增强拉曼散射性质．     

纳米金汞核-壳粒子的电化学制备及其光谱性质

在聚乙烯吡啶修饰导电玻璃电极表面进行了金纳米粒子的二维单层结构组装,通过电沉积方法在金粒子表面制备了纳米汞壳层.研究结果表明,汞壳层的形成导致了内部金粒子表面等离子体共振的谱峰红移和强度衰减.吸附于汞壳表面的结晶紫分子因可承受被金核增强的电磁场,而使其拉曼散射得到极大的增强.     

贵金属纳米颗粒杂化囊泡的制备及拉曼增强效果研究

以超支化聚合物囊泡为模板制备了贵金属纳米颗粒表面功能化的杂化囊泡.模板囊泡通过多巴胺修饰的超支化聚醚HSP-DA在水中自组装形成.在碱性条件下,囊泡表面的多巴胺自聚合生成聚多巴胺,实现囊泡的交联.由于聚多巴胺具有强黏附特性,因此可以将HSP-PDA交联囊泡分别与Au纳米溶胶、Ag纳米溶胶直接混合,得到Au纳米颗粒或Ag纳米颗粒功能化的杂化囊泡.分别测定了2种杂化囊泡的拉曼光谱,发现杂化囊泡产生了明显的表面增强的拉曼光谱(SERS)信号,清晰显示了对应于囊泡模板分子的拉曼信号,表明可以通过SERS来原位检测囊泡的组成.Ag纳米颗粒杂化囊泡展示出更高的SERS灵敏度,可进一步作为探针检测水中浓度为10-7mol/L罗丹明6G分子,得到了显著增强的拉曼光谱,证明所制备的Ag纳米颗粒杂化囊泡可用于目标分子的痕量检测.     

SERS Study of Co-doped TiO2 Nanoparticles

Single-phase Co-doped TiO₂(Co_xTi_1-xO₂) nanoparticles(NPs) synthesized via a simple sol-hydrothermal method were used as surface-enhanced Raman scattering(SERS) substrates. Interestingly, it was found that SERS signals were enhanced greatly compared to those of pure TiO₂ nanoparticles when an amount of Co²⁺ ions were doped into the TiO₂ lattice. Detailed results clearly show that Co element as Co²⁺ was incorporated into the TiO₂ lattice and the defects were created due to the substitution of Co²⁺ ions for the Ti⁴⁺ ions. The Co²⁺ doping increases the defect concentration of Co_xTi_1-xO₂ NPs. An amount of defects is beneficial to the charge-transfer so as to increase the SERS activities. A possible mechanism of charge-transfer from Co_xTi_1-xO₂ NPs to molecules was then briefly discussed.     

水/正己烷界面上超声波介导组装金纳米粒子薄膜用作SERS基底

本文以高能量的超声波作用于溶胶/疏水溶剂两相体系, 使溶胶相中的纳米颗粒先被加速吸附到乳液油滴的小表面. 随着乳液油滴向上转移, 在界面处破乳, 纳米颗粒就被释放到水/油界面上来, 形成自组装纳米薄膜. 尽管这种组装机制尚不完全清楚(如超声波是否确实如预期那样可以提高纳米粒子的动能), 但这种方法不需要预先对纳米粒子表面疏水修饰, 也不需向体系中添加表面活性有机小分子或电解质等诱导剂, 可快速有效制备表面“洁净”的纳米粒子薄膜, 并可用作高活性SERS基底.     

Multiplexing with SERS labels using mixed SAMs of Raman reporter molecules

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) offers a tremendous multiplexing capacity for the selective detection of biomolecules in targeted research. SERS labels comprising self-assembled monolayers (SAMs) of Raman reporter molecules on the surface of metal nanoparticles are sensitive and robust probes. Advantages of a SAM include maximum sensitivity, minimal unwanted co-adsorption of molecules from the surroundings, and reproducible SERS spectra with only few dominant Raman bands—all of these independent of a particular SERS substrate. We demonstrate experimentally how to increase the multiplexing capacity of SERS labels by using mixed SAMs with up to three different Raman reporter molecules on the surface of the metal colloid. Type and stoichiometry of a particular Raman label in a multi-component SAM are additional parameters compared with one-component SAMs. All one-, two-, and three-component SAMs on gold nanospheres can be easily discriminated, either by their original SERS spectra or the corresponding bar codes. Electronic supplementary material  The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

复合SERS基底的构建及性质

通过自组装方法以对巯基苯胺(PATP)为偶联分子, 在石英基片上构筑了多种形貌的银钠米粒子单层结构和三明治结构. 研究了组装膜在不同激发线下表面增强拉曼散射(SERS)的增强差异. 研究结果表明, 单层基底和三明治基底中偶联分子的SERS信号因银纳米粒子间的电磁场耦合而显著增强, 且在三明治结构中增强更加明显. 对复合SERS基底增强因子进行计算可知, 复合SERS基底的表面等离子体共振(SPR)峰与激发线的匹配程度越好, 其增强因子越大. 在三明治结构中更易发生PATP分子转变为对巯基偶氮苯(DMAB)分子的激光诱导催化偶联反应. 另外, 该激光诱导催化偶联反应与激发波长密切相关.     

纳米TiO2的光致发光性能与SERS效应的关系

以采用溶胶-水热法制备的纯TiO₂及Zn掺杂的TiO₂纳米粒子作为SERS活性基底, 研究了其光致发光机制及其与表面增强拉曼散射(SERS)性能的关系. 结果表明, TiO₂纳米粒子的表面缺陷和氧空位等表面性质在其光致发光和增强拉曼散射性能中发挥着重要的作用. 在表面缺陷和氧空位含量较低时, TiO₂纳米粒子的光致发光光谱(PL)信号越强, 其SERS性能就越高; 当TiO₂纳米粒子的表面缺陷和氧空位含量达到一定程度时, TiO₂纳米粒子的PL信号越弱, 其SERS性能越高.     

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.