超疏水纳米突起及纳米孔复合结构的制备及SERS检测

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表面增强拉曼散射(SERS)是一种能够实现对待测物无损检测的高灵敏光谱分析技术,它在生物传感,医疗诊断及化学分析中具有广泛的应用前景。实现SERS定量分析的关键是通过低成本的加工技术制备出能够有效增强局域电磁场强的纳米结构,从而实现拉曼信号的均一性和稳定性。然而,如何实现纳米结构对待测物快速有效地吸附从而进一步提高SERS检测极限是一个亟待解决的问题。超疏水结构表面的液滴呈现近乎理想的球形,对待测物液滴具有富集浓缩效应,可以提高检测灵敏度。现今,关于超疏水基底的研究主要以自然界中存在的天然结构为主。由于自然个体存在差异使得这些植物表面难以应用于实际应用中。如何简单、快速制备出高灵敏的人工超疏水结构基底也是一个挑战。基于此,我采用一步变电压阳极氧化法简单、快速地制备出大面积的纳米突起及纳米孔复合结构(NPNTAs),并在表面沉积银纳米粒子后,检测R6G分子的拉曼信号,结果表明:该基底SERS信号的均一性和稳定性良好。随后,对该基底表面进行了疏水化修饰,从而进一步提高了对待测物的检测极限。本文着眼于如何通过简单的工艺快速制备出大面积具有较高检测灵敏度的拉曼基底,能够高效的对待测物进行分析检测。主要包括以下两个部分:1.多孔阳极氧化铝结构的制备及SERS性能检测。利用铝箔为基底,以一步变电压阳极氧化法制备出不同结构的氧化铝纳米突起及纳米孔复合结构(NPNTAs),并在结构表面沉积银纳米粒子,以R6G为探针分子,检测拉曼信号。得到了最佳拉曼性能基底的制样条件:氧化时间为1560 s,银纳米粒子沉积时间为400 s。不同批次相同结构基底的拉曼信号在1650 cm-1处,相对标准偏差低于12%。这说明基底的拉曼信号均一性良好。此外,对基底的光学性能进行了研究,结果表明,该基底具有良好的宽带抗反射性能。2.超疏水氧化铝复合结构的拉曼性能研究。对于最佳拉曼性能基底进行了疏水化修饰。探究了氟硅烷(FS)和银纳米粒子沉积顺序对基底拉曼性能的影响。并检测了基底表面与水滴的静态接触角。实验结果表明:经FS修饰的NPNTAs结构表面呈现超疏水性能。FS-Ag基底具有更加的拉曼性能,可检测10-8 M R6G溶液。本文设计的超疏水氧化铝复合纳米结构基底可以帮助创建实用性好且灵敏度高的SERS基底,为开发先进的生物和化学传感器奠定了基础。
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