纸质SERS基底的设计及实用化研究

【摘要】表面增强拉曼光谱(Surface-enhancedRamanScattering,SERS)作为一种高灵敏的检测手段,最近几十年来在很多领域得到了广泛应用,如分析化学、生物科学、环境监测、爆炸物分析等。但是大多数的SERS研究工作仅仅局限于实验室基底的制备及应用,从实际应用的角度看,还存在很多待解决的问题,例如低成本、简单的制备方法、大批量生产、真实样品采集等,而这些都是传统的硅片、玻璃片、多孔氧化铝等实验室基底所不具备的优势。因此,制备一种灵敏、稳定且适用于实际现场检测的SERS基底仍然是一个具有挑战性的工作。第一章,首先对SERS技术的发现、增强机理、基底制备及动态表面增强拉曼光谱(D-SERS)方法进行概述,然后对理论研究型基底及实用化基底进行总结,最后由于纸质基底符合实用化SERS基底的诸多要求,如低成本,制备方便,便于携带及样品采集等,我们重点介绍了纸质基底的研究进展。第二章,采用简单的原位银镜反应法在滤纸表面原位生长一层银纳米颗粒。这种一步的还原反应制备纸质基底的优点是无需高温高压和特殊的反应设备,制备过程简单,成本较低、可批量生产、基底携带方便等。理论分析银纳米颗粒在滤纸表面的生长原理及作用力；控制反应条件：还原剂浓度、反应时间等得到最佳的纸质基底。结合具有高灵敏度检测行为的D-SERS技术对基底进行表征,结果表明纸质基底拥有高的灵敏度,稳定性及重现性等性能,因此具备了实用化SERS基底的条件。第三章,研究发现纸质基底在空气中具有较高的保存稳定性,我们对其进行了理论探索,并提出了合理的解释。同时,对于SERS基底的实际应用来说,现场的样品采集是大多数硅片、玻璃片等传统基底难以实现的,而直接将纳米溶胶滴加到待测固体表面又很难避免固体表面本身的拉曼峰干扰。我们以纸质基底作为抹布,将制备的纸质基底应用到不同果皮上农药残留的检测中,通过简单的处理并用纸质抹布基底在果皮表面轻轻地擦拭,就可以将农药残留收集到抹布基底表面,并实现对不同水果表皮中福美双、对氧磷残留的采集以及高灵敏度检测。第四章,针对实际样品组分复杂、背景干扰较多等问题,我们介绍了功能化的纸质基底模拟饮料中色素的现场检测研究。通过在纸质基底上修饰负电型的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)或正电型的聚丙烯胺盐酸盐(PAH)分子,功能化的纸质基底能够利用滤纸本身的毛吸引力及聚合物和待测物之间的静电作用,实现对待测物的富集及高灵敏度检测。我们将PSS功能化的纸质基底应用到对饮料中色素的模拟检测,并具有良好的SERS响应。最后,我们对已开展的纸质SERS基底的制备、功能化及实际应用工作进行了总结,并对以后要开展的工作提出展望。
【作者】朱逸群；
【导师】杨良保；
【作者基本信息】安徽大学，无机化学，2014，硕士
【关键词】纸质基底；动态表面增强拉曼光谱；农药残留检测；功能化；色素检测；

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