自清潔銀修飾二氧化鈦納米陣列表面增強拉曼散射研究.pdf

1、表面增強拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering，SERS)是一種超靈敏檢測技術(shù)，目標分子吸附在SERS活性基底上，拉曼信號顯著增強。銀納米顆粒是常用的SERS基底。將銀納米顆粒沉積在有序納米陣列結(jié)構(gòu)材料上制備SERS活性基底，可以提高拉曼光譜信號強度和重現(xiàn)性。另外具有自清潔性、可以循環(huán)使用的SERS活性基底是研究熱點。TiO2納米陣列材料具有高度有序的納米結(jié)構(gòu)，且在紫外光照射下具有光催化活性，因此，

2、將銀納米顆粒沉積在TiO2納米陣列上制備SERS基底，可以提高基底的穩(wěn)定性和信號重現(xiàn)性，且基底具有光催化自清潔和循環(huán)檢測性能。本論文用連續(xù)離子層吸附還原法分別在TiO2納米孔陣列、納米管陣列、納米柱陣列上進行多次循環(huán)沉積銀納米顆粒，制備Ag/TiO2納米陣列（連續(xù)離子層吸附還原法是先將TiO2納米陣列浸泡在銀前驅(qū)體溶液中，再將表面吸附銀離子的TiO2納米陣列浸泡在化學(xué)還原劑溶液中，把銀離子還原為銀納米顆粒，以上過程為1次循環(huán)沉積）。研究

3、以Ag/TiO2納米陣列為基底材料的SERS性能、自清潔SERS循環(huán)檢測性能（自清潔SERS循環(huán)檢測是指將吸附有目標分子的基底進行SERS檢測后，在紫外光照射下光催化降解目標分子，達到自清潔目的，將基底再次吸附目標分子，實現(xiàn)SERS基底的可循環(huán)使用）。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)研究化學(xué)還原方法對TiO2納米孔陣列沉積銀納米顆粒的影響
　　基于硼氫化鈉還原硝酸銀的連續(xù)離子層吸附還原法，5次循環(huán)沉積制備Ag(5)/TiO2納

4、米孔陣列。以Ag(5)/TiO2納米孔陣列作為SERS基底，以羅丹明6G(R6G)為探針分子，研究Ag(5)/TiO2納米孔陣列基底的SERS性能、自清潔SERS循環(huán)檢測性能。實驗結(jié)果表明:用Ag(5)/TiO2納米孔陣列基底測試R6G的檢測限為10-8 M。Ag(5)/TiO2納米孔陣列基底檢測過10-7 M R6G后，經(jīng)過紫外光照射60min，可以完全光催化降解R6G，達到基底自清潔目的，將該基底進行三次自清潔SERS循環(huán)檢測，發(fā)現(xiàn)

5、R6G的SERS特征峰強度變化很小，相對標準偏差(RSD)為2.8％，說明Ag(5)/TiO2納米孔陣列作為SERS基底可以應(yīng)用于循環(huán)檢測R6G。
　　基于葡萄糖還原銀氨溶液的連續(xù)離子層吸附還原法，5次循環(huán)沉積制備Ag(5)/TiO2納米孔陣列。以Ag(5)/TiO2納米孔陣列作為SERS基底。以R6G為探針分子，探究化學(xué)還原方法對銀納米顆粒尺寸，分布以及對基底SERS性能的影響。掃描電鏡圖顯示:基于葡萄糖還原銀氨溶液的連續(xù)離子層

6、吸附還原法制備的Ag(5)/TiO2納米孔陣列基底，銀納米顆粒尺寸均一，分布更均勻，有利于提高基底SERS信號重現(xiàn)性。SERS檢測結(jié)果說明:基于葡萄糖還原銀氨溶液的連續(xù)離子層吸附還原法制備的Ag(5)/TiO2納米孔陣列基底檢測R6G的SERS特征峰強度更高，SERS性能更佳。
　　(2) Ag/TiO2納米孔陣列和納米管陣列基底的制備和SERS性能
　　基于葡萄糖還原銀氨溶液的連續(xù)離子層吸附還原法，分別進行1至5次循環(huán)沉積

7、銀納米顆粒，制備相應(yīng)的Ag/TiO2納米孔陣列和納米管陣列。以Ag/TiO2納米孔陣列和納米管陣列作為SERS基底。以對巰基苯甲酸(PMBA)為探針分子，研究TiO2納米陣列形貌對沉積銀納米顆粒的影響和不同銀納米顆粒沉積量對基底拉曼信號增強性能的影響。實驗結(jié)果表明:5次循環(huán)沉積銀制備的Ag(5)/TiO2納米孔陣列和納米管陣列基底的SERS增強效果最佳，Ag(5)/TiO2納米管陣列基底的分析增強因子(AEF)為6.0×105，Ag(5

8、)/TiO2納米孔陣列基底的AEF為2.0×105，因此Ag(5)/TiO2納米管陣列基底的SERS增強效果優(yōu)于Ag(5)/TiO2納米孔陣列基底。
　　(3) Ag/TiO2納米柱陣列基底的制備、SERS性能、自清潔循環(huán)檢測性能
　　基于葡萄糖還原銀氨溶液的連續(xù)離子層吸附還原法，分別進行1至5次循環(huán)沉積銀納米顆粒，制備相應(yīng)的Ag/TiO2納米柱陣列。以Ag/TiO2納米柱陣列作為SERS基底，以PMBA為探針分子，研究不同

9、銀納米顆粒沉積量對SERS基底拉曼信號增強性能的影響。實驗結(jié)果表明:5次循環(huán)沉積銀制備的Ag(5)/TiO2納米柱陣列基底的SERS增強效果最佳，分析該基底檢測靈敏度和自清潔SERS循環(huán)檢測性能。該基底的AEF為7.8×105，對PMBA的檢測限低至5×10-12M。Ag(5)/TiO2納米柱陣列基底檢測過5×10-7M PMBA后，經(jīng)過紫外光照射150min，可以完全光催化降解PMBA，達到基底自清潔目的，將該基底進行六次自清潔SER

10、S循環(huán)檢測性能，發(fā)現(xiàn)PMBA的SERS特征峰強度變化很小，RSD為6.3％，說明Ag(5)/TiO2納米柱陣列作為SERS基底可以應(yīng)用于循環(huán)檢測PMBA。
　　(4) Ag/TiO2納米陣列基底對農(nóng)藥殘留的SERS循環(huán)檢測性能
　　研究Ag/TiO2納米陣列基底對毒死蜱農(nóng)藥殘留的SERS檢測應(yīng)用，對比不同結(jié)構(gòu)的Ag/TiO2納米孔陣列，納米管陣列，納米柱陣列基底的SERS增強效果。實驗結(jié)果表明:Ag(5)/TiO2納米柱陣列