【摘 要】
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表面增强拉曼光谱（Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS）作为一种灵敏的光谱学分析工具能够提供样品化学分子的指纹信息,常被应用于分子检测、生物医药和环境科学等领域。主流的贵金属SERS活性基底虽然具有较高的增强因子,但存在高成本、制备复杂等缺点,因此基于半导体材料的SERS活性基底因其低成本、高灵敏度和高生物相容性等优点而开始得到广泛关注和研究。WO3-x半导
【基金项目】
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国家重点研发科研项目（编号2017YFA0403600）； 国家自然科学基金项目（编号11874108）；
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表面增强拉曼光谱（Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS）作为一种灵敏的光谱学分析工具能够提供样品化学分子的指纹信息,常被应用于分子检测、生物医药和环境科学等领域。主流的贵金属SERS活性基底虽然具有较高的增强因子,但存在高成本、制备复杂等缺点,因此基于半导体材料的SERS活性基底因其低成本、高灵敏度和高生物相容性等优点而开始得到广泛关注和研究。WO3-x半导体具有一定的SERS活性,其拉曼增强主要来源于表面与吸附分子之间的光致电荷转移,我们设计在其下层制备MoO2以构造MoO2/WO3-x异质结,利用MoO2高密度自由电子和电荷转移性能为上层WO3-x输送电荷,进一步促进电荷转移。另一方面,利用多孔阳极氧化铝去氧化后获得的铝纳米坑模板,将MoO2/WO3-x异质结沉积于铝纳米坑模板表面制备异质结阵列SERS活性基底,从而最终实现单层WO3-x平面基底→MoO2/WO3-x异质结平面基底→MoO2/WO3-x异质结阵列基底的设计思路。本文主要包含以下内容:1、制备铝纳米坑模板并对其形貌大小进行调控和表征;2、制备异质结阵列基底并对其形貌、微结构和成分进行基本表征;3、对异质结阵列基底的SERS性能进行表征,证明其相比平面单层WO3-x基底和MoO2/WO3-x异质结基底具有显著的拉曼增强效果,具有低至10-11M浓度罗丹明6G检测限,且具有高均匀度、高稳定性等优点;4、从基于光致电荷转移的化学增强和基于表面等离激元共振的电磁增强两种增强机制对异质结阵列基底进行分析,证明两者的协同增强作用。本文创新的在单层平面WO3-x半导体基础上引入第二种金属氧化物体材料和纳米阵列模板,从而利用电荷转移增强和等离激元增强的协同作用,获得具有优异SERS性能的MoO2/WO3-x异质结阵列基底。本工作中异质结的阵列结构化思路为更多SERS活性基底的制备提供了更多可能性,在探索高性能SERS基底方向具有一定的参考意义。
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