銀納米顆粒的表面改性及SERS性能研究.pdf

1、表面增強拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering，SERS）技術(shù)是一種高靈敏度、高分辨率的分析檢測技術(shù)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到生物醫(yī)學、材料科學、食品檢驗、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，具有可調(diào)的表面等離子體共振特性的金屬納米顆粒襯底越來越受到各界的關(guān)注，制備出性能良好的襯底是SERS技術(shù)領(lǐng)域最為關(guān)鍵的研究內(nèi)容之一。
　　性能良好的SERS襯底不僅要有高靈敏度，還應(yīng)該具備很好穩(wěn)定性，本文主要

2、針對銀(Ag)納米顆粒SERS襯底在應(yīng)用過程中存在的穩(wěn)定性較差的問題，圍繞銀納米顆粒SERS襯底的制備和顆粒的表面改性展開，探討表面改性對銀納米顆粒襯底的SERS活性和穩(wěn)定性的影響:提出了采用核殼結(jié)構(gòu)增強襯底穩(wěn)定性的方法，研究了二氧化硅(SiO2)包覆和聚氯代對二甲苯(Parylene-C)薄膜包覆的銀納米顆粒襯底的SERS活性，分析了核殼結(jié)構(gòu)對銀納米顆粒襯底穩(wěn)定性的增強效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)本文制備的核殼結(jié)構(gòu)襯底在增強銀納米顆粒襯底的SERS

3、活性，增加襯底穩(wěn)定性或可重復(fù)利用性方面效果顯著。
　　論文首先簡要介紹了納米材料，然后探討了采用磁控濺射工藝和退火工藝獲得粒徑分布均勻、納米粒子排布致密的銀納米顆粒陣列的工藝參數(shù)，并以結(jié)晶紫分子為探針表征了銀納米顆粒陣列作為SERS活性襯底的增強作用，通過計算得到襯底的增強因子為2.15×106。
　　本文然后采用化學氣相淀積法制備得到不同二氧化硅包覆厚度的二維Ag@SiO2核殼結(jié)構(gòu)傳感襯底。采用結(jié)晶紫分子為探針表征了Ag@

4、SiO2核殼結(jié)構(gòu)襯底對拉曼信號的增強作用。實驗結(jié)果表明，基于Ag@SiO2核殼結(jié)構(gòu)的SERS襯底活性隨二氧化硅的包覆厚度的增加呈先增強后減弱趨勢，在包覆厚度為10 nm時，襯底的SERS活性最強，其增強因子可達6.62×106，對結(jié)晶紫分子的檢測限達10-12 M。在此基礎(chǔ)上，采用去離子水浸泡實驗評估了Ag@SiO2納米結(jié)構(gòu)SERS襯底的穩(wěn)定性，結(jié)果表明，浸泡在水溶液中的基于Ag@SiO2納米結(jié)構(gòu)襯底的穩(wěn)定性可由0.5 h延長至24 h

5、，且在浸泡72 h后襯底的SERS活性的衰減幅度小于25％。
　　針對二氧化硅包覆材料存在的可重復(fù)利用性較差的問題，采用Parylene-C薄膜對銀納米顆粒進行包覆，詳細闡述了Parylene-C薄膜的沉積工藝，對比了制備過程中不同包覆厚度的Parylene-C薄膜對襯底的包覆效果和SERS活性的影響。在此基礎(chǔ)上制備了簡易的微流體溝道，并與Ag@Parylene-C納米結(jié)構(gòu)襯底集成，表征Ag@Parylene-C納米結(jié)構(gòu)襯底對拉曼