基于AAO模板的SERS基底研究

论文摘要

纳米线、纳米阵列材料是纳米科学研究的热点之一,也是具有较强增强效果的表面增强拉曼光谱（SERS）基底。研究这类基底对研究SERS三大研究方向有着重大价值。采用直流电化学沉积、热分解法、溶剂热法,在阳极氧化铝（AAO）模板孔洞内分别制备多种新型SERS基底。采用Lee和Meisel法制备灰银胶,讨论银胶提纯前后增强效果的差异。本论文的主要研究工作及结论：1、采用二步氧化法制备高度有序、孔径可调的AAO模板。SEM表明阻挡层底部为密排六边形结构。XRD表明,模板的多孔层和阻挡层均为非晶态氧化铝构成。2、次全方位采用电流密度-时间（J-T）监测模板制备的电化学抛光、氧化、去氧化层、去阻挡层及通孔等重要过程。J-T实时监控作为分析模板生长机理的实验依据、模板质量检测手段、优化制备工艺的佐证,实现了精细、精确控制模板的工业化制备工艺。3、结合直流电沉积技术,在带铝基的单通二次氧化模板中成功制备了镍纳米阵列。XRD结果显示,该方法制备的阵列为多晶体,且直径与模板孔径相当。4、直接热分解AgNO3,在模板孔洞内生长纳米银,用NaOH溶液对模板进行腐蚀,对腐蚀液离心分离、超声分散后,即可作为SERS基底,但该基底均一性差。5、采用溶剂热法,在模板孔洞内生长纳米银,将模板腐蚀、离心提纯及超声分散后,即为SERS基底。TEM结果表明其为纳米球形颗粒,粒度均一性好。如果对溶剂热反应后的模板退火,纳米银的主要存在形态为纳米线、纳米棒、纳米球颗粒。6、以三聚氰胺作为探针分子,基于AAO模板,采用电化学沉积、热分解法、溶剂热法制备的SERS基底,采用便携式拉曼光谱仪进行SERS光谱研究,各种基底的增强因子分别为：0.7*104,1.25*103,2.6*104,最小检测量分别为：1.78*10-7g,1.1*10-6g,1.2*10-8g。7、以灰银胶作为SERS基底,其最小检测量为6*10-12g,增强因子为3.7*106,增强效果明显高于模板法制备的SERS基底,但纳米颗粒均一性较差、重现性不好。若对灰银胶进行离心提纯后,其最小检测量为1.1*10-12g,增强因子高达108,有较好的信噪比,达到亚单分子层的检测水平。如果结合食品中的三聚氰胺的萃取技术,该方法有望成为食品中三聚氰胺的快速、现场、准确的检测手段。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 拉曼散射简介
• 1.2 拉曼光谱应用
• 1.3 拉曼散射技术的发展
• 1.4 表面增强拉曼散射活性基底
• 1.5 本文的主要研究意义、目的、内容
• 第二章 AAO模板的制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 AAO模板主要制备方法简介
• 2.3 AAO模板的制备
• 2.4 AAO的XRD表征及分析
• 2.5 氧化过程的形成机制的探讨
• 2.6 AAO模板的J-T全程精细监控
• 2.7 本章小结
• 第三章 直流电化学沉积金属纳米阵列
• 3.1 引言
• 3.2 直流电沉积的工艺及电解液
• 3.3 阶梯降压减阻挡层的最佳工艺探索
• 3.4 直流电化学沉积金属纳米阵列
• 3.5 纳米阵列的表征
• 3.6 本章小结
• 第四章 多种SERS基底的表面增强拉曼光谱
• 4.1 三聚氰胺的性质
• 4.2 三聚氰胺的拉曼光谱分析
• 4.3 纳米阵列的SERS光谱
• 4.4 热分解法基底的SERS光谱
• 4.5 溶剂热法基底的SERS光谱
• 4.6 银胶的SERS光谱
• 4.7 提纯后银胶的SERS光谱
• 4.8 各种SERS活性基底的对比
• 4.9 本章小结
• 第五章 结论和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 （攻读硕士学位期间发表的论文）