表面增强拉曼光谱薄膜基底的构筑及其应用研究

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表面增强拉曼光谱(SERS)由于具有极高的灵敏度,在分析化学、表面化学等领域得到了广泛的关注和应用,其中具有优良SERS效应的基底制备一直是该领域研究的热点之一。金属电极以及金属溶胶作为最常见的两种SERS基底,各有利弊。金属电极具有较强的SERS增强作用,但是前处理需要打磨抛光,随后进行粗糙化处理,步骤繁琐;金属溶胶制备方法简单,但合成条件不易控制,重现性较差,尤其在加入探针分子后易发生团聚,不稳定。薄膜基底的制备方法五花八门:有模板法,自组装法,电化学法,平版印刷法,离子喷射法,激光烧蚀法等等。有些制备方法需要昂贵的仪器,实验条件苛刻,其中自组装以及电化学方法简单、方便。本文基于自组装、电化学两种技术制备了三种不同的薄膜基底:(1)植酸介质中ITO表面生长稳定均匀、具有SERS活性的纳米金薄膜。植酸(PA)是一种来源于谷物的天然绿色有机物,无毒、无污染,价格低廉,常用作食品添加剂、金属离子螯合剂,其分子结构中含有六个非共平面的磷酸酯键。本工作中,采用种子生长法,植酸首先作为桥连剂将金种子均匀的连接在ITO玻璃上得到均匀的表面,然后植酸又作为还原剂在吸附有金种子的ITO表面还原氯金酸制备纳米金薄膜。经过SERS表征优化,得到了最佳的生长时间与温度,该基底对不同的探针分子都有良好的增强作用,相对标准偏差(R.S.D)在2.8%左右,常温放置两个月后信号强度为原来的80%,具有优良的通用性、均匀性、稳定性。(2)利用电沉积循环伏安技术,制备花状、高SERS灵敏度的Au@R6G复合纳米薄膜。电沉积技术,方便、简单,易于控制,重现性好。本工作将探针分子R6G与HAuCl4混合共同电沉积,比起传统的先制备好金膜,再覆盖探针分子此类方法,避免了覆盖探针分子这一步,更为快捷、省时。通过SERS表征发现,共沉积得到的Au@R6G复合薄膜具有更强的SERS信号,比传统方法提高了一个数量级,对于R6G的SERS检测限可以达到10-10M,且具有较好的稳定性、均匀性、重现性。(3)DVD光盘表面Ag@Au复合膜的制备及SERS效应研究。DVD光盘内部含有金银反射层,一道道凹槽结构,利用电化学技术将金银反射层粗糙化,得到轨道式簇状形貌的Ag@Au复合膜。经SERS表征发现该基底对不同的分子都有很强的SERS信号,具有一定的通用性,是一个优良的基底,相对标准偏差(R.S.D)在7%左右,该SERS基底拥有原料价格低廉、制备简单、适合大量生产等优点,可以作为一次性即抛型电极使用。
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