銀納米顆粒的表面改性及SERS性能研究.pdf

1、表面增強(qiáng)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(cè)技術(shù)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、食品檢驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)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(lái)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?jī)?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(duì)銀(Ag)納米顆粒SERS襯底在應(yīng)用過(guò)程中存在的穩(wěn)定性較差的問(wèn)題，圍繞銀納米顆粒SERS襯底的制備和顆粒的表面改性展開(kāi)，探討表面改性對(duì)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(qiáng)襯底穩(wěn)定性的方法，研究了二氧化硅(SiO2)包覆和聚氯代對(duì)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(duì)銀納米顆粒襯底穩(wěn)定性的增強(qiáng)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(qiáng)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(jiǎn)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(qiáng)作用，通過(guò)計(jì)算得到襯底的增強(qiáng)因子為2.15×106。
　　本文然后采用化學(xué)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(duì)拉曼信號(hào)的增強(qiáng)作用。實(shí)驗(yàn)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(qiáng)后減弱趨勢(shì)，在包覆厚度為10 nm時(shí)，襯底的SERS活性最強(qiáng)，其增強(qiáng)因子可達(dá)6.62×106，對(duì)結(jié)晶紫分子的檢測(cè)限達(dá)10-12 M。在此基礎(chǔ)上，采用去離子水浸泡實(shí)驗(yàn)評(píng)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(zhǎng)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(duì)二氧化硅包覆材料存在的可重復(fù)利用性較差的問(wèn)題，采用Parylene-C薄膜對(duì)銀納米顆粒進(jìn)行包覆，詳細(xì)闡述了Parylene-C薄膜的沉積工藝，對(duì)比了制備過(guò)程中不同包覆厚度的Parylene-C薄膜對(duì)襯底的包覆效果和SERS活性的影響。在此基礎(chǔ)上制備了簡(jiǎn)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(duì)拉曼