基于纳米组装体的SERS基底的构建及应用

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近年来,有关基于纳米组装体的表面增强拉曼散射(SERS)技术在痕量有害物质检测方面的应用在国内外受到广泛关注和研究。尽管人们在该研究领域已取得了许多有意义的研究成果,但仍有许多问题亟待解决。为此,在本文中我们针对这些问题,设计并制备了一系列基于纳米组装体的SERS基底,并考察了其在水中痕量抗生素、农药及非法食品添加剂检测方面的应用。首先,我们通过电沉积法制备了一种负载Ag“纳米树丛”的Ti网,并在溶液中较为系统地研究了其对水中痕量诺氟沙星的SERS效应。研究主要包括Ag负载量、溶液的pH值、水中的离子种类和盐度等对其SERS效应的影响。在此基础上,还初步探索了该基底的SERS增强机制。其次,我们通过阳极氧化法在Ti网上构建了TiO2纳米管阵列,并通过光沉积技术将Ag纳米粒子负载在TiO2纳米管阵列,制备了一种负载于Ti网上的Ag纳米粒子修饰的TiO2纳米管阵列。随后,我们详细研究了其对水中痕量福美双的SERS效应及增强机理。在上述研究的基础上,我们构建了一个原型SERS传感器并且将其应用于实际水体中痕量福美双的检测。最后,我们利用水热技术在Ti片上构建了由MoS2纳米片堆叠而成的筛状纳米结构,并将Ag纳米粒子负载于其上,制得了Ag纳米粒子/MoS2纳米多级结构。随后,考察该纳米多级结构对水中痕量孔雀石绿的SERS效应及其影响因素。在此基础上,我们构建了一个可在流动体系中使用的原型传感器,并将其应用于流动体系中痕量孔雀石绿的检测。经过研究,我们得到了以下成果:1、负载Ag“纳米树丛”的Ti网对诺氟沙星具有超灵敏的SERS响应。当诺氟沙星的浓度为1×10-5 mol L-1时,在1389 cm-1处的增强因子可以达到5.1×103。并且在最佳条件下,诺氟沙星的检测限可以达到1×10-10 mol L-1。我们的这项工作为设计可用于水中痕量诺氟沙星常规检测的高灵敏传感平台提供了一种新策略。2、负载于Ti网上的Ag纳米粒子修饰的TiO2纳米管阵列是一种可以用于检测水中痕量福美双的超敏感SERS基底。其检测限在去离子水和自来水中分别可以达到1×10-9 mol L-1与1×10-7 mol L-1。另外,在该基底上得到的SERS信号具有引人注目的重现性(点与点之间信号的相对标准偏差<6%)、优异的再现性(批与批之间信号的相对标准偏差<4.7%)、高选择性与很好的稳定性。这项研究表明,这种SERS基底在饮用水中的痕量福美双原位检测方面具有很大的应用潜力。3、负载于Ti片上的Ag纳米粒子修饰的MoS2筛状纳米结构在直接检测水溶液中的痕量孔雀石绿SERS信号方面具有令人满意的检测能力,其检测限可以达到1×10-8 mol L-1。此外,这种基底不仅可以用来直接检测溶液中的孔雀石绿,还可以在流动水体系中得到应用。所提供的检测信号十分稳定。这种可以在流动水体系中使用的SERS基底对于水中痕量孔雀石绿的在线检测具有巨大的应用潜力。
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