金、銀納米陣列制備及其SERS特性研究.pdf

1、以二氧化硅(SiO2)膠體顆粒為核包裹上一種或多種金屬復(fù)合納米層形成的核殼結(jié)構(gòu)具有獨特的物理、化學(xué)性質(zhì)。將此種核殼結(jié)構(gòu)組裝形成有序排列的納米基底，結(jié)合周期性結(jié)構(gòu)及核殼結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)，可拓展其應(yīng)用范圍。對金屬納米層的排布形狀、疏密程度、金屬層相對位置的調(diào)整，可以使其一些重要性質(zhì)發(fā)生改變。拉曼現(xiàn)象早在1928年已被發(fā)現(xiàn)，但信號太弱，一直未得到廣泛應(yīng)用。隨著20世紀(jì)70年代表面增強拉曼散射(SERS)效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，SERS活性基底的應(yīng)用，拉曼散

2、射檢測的靈敏度甚至可以達到了單分子水平。目前，大部分SERS活性基底都是通過改變金銀顆粒的表面粗糙度制得的。有序金屬納米殼陣列結(jié)構(gòu)具有很好的SERS活性，相應(yīng)的SERS基底將在眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　本論文主要研究了有序金納米殼(GNSs)陣列的制備方法及其制備過程中GNSs陣列前體復(fù)合物（SiO2/GNPs復(fù)合納米陣列）的形貌與光學(xué)性質(zhì)變化之間的演變特征，并研究了其作為有效的SERS基底在SERS傳感中的應(yīng)用。

3、　　具體研究工作分如下幾個方面:
　　一、通過垂直自組裝方法于載玻片表面組裝表面功能化了的SiO2膠體顆粒，并吸附金納米顆粒(GNPs)制備出三維有序金-SiO2復(fù)合物(SiO2/GNPs)陣列，將其作為有序金納米殼(GNSs)陣列前體，以過氧化氫(H2O2)為還原劑還原氯金酸離子(AuCl4-)，介導(dǎo)三維有序GNSs陣列的生長，制備出具有不同表面形貌的有序GNSs陣列。在GNSs陣列的生長過程中，不同的時間段控制不同的SiO2/

4、GNPs陣列生長狀態(tài)，且研究SiO2/GNPs陣列的各生長階段相對應(yīng)的瑞利(Rayleigh)共振散射光譜及SERS光譜。實驗得出反應(yīng)時間與對應(yīng)的有序GNSs陣列的SERS活性之呈一定的線性關(guān)系。
　　二、在有序GNSs陣列的基礎(chǔ)上，以甲醛(HCHO)為還原劑，還原硝酸銀(AgNO3)和氨水(NH3·H2O)的混合液，生成Ag0沉積在此有序GNSs陣列表面，制備了金銀雙殼結(jié)構(gòu)的有序陣列Ag@Au@SiO2，評價了其SERS活性及穩(wěn)

5、定性，比GNSs有序陣列的SERS增強效應(yīng)高約4倍，且均一性，穩(wěn)定性及可重復(fù)性都有提高。這種雙金屬殼結(jié)構(gòu)制備策略可用于高SERS活性基底制備。使用電沉積法先獲得一層銀沉積的金屬SiO2陣列，在以此為基礎(chǔ)得到金納米層附在外層的復(fù)合有序陣列Au@Ag@SiO2。
　　三、以兩種方法制得的金屬納米核殼結(jié)構(gòu)有序陣列為基底，通過SERS效應(yīng)檢測四種堿基，評價金屬納米核殼結(jié)構(gòu)有序陣列用于生物分子的檢測能力。兩種金/銀(Au/Ag)雙金屬殼結(jié)構(gòu)

6、有序陣列分別對10-6 mol/L水平的A、G、C、和T堿基的檢測。作為SERS基底，金/銀(Au/Ag)雙金屬殼結(jié)構(gòu)有序陣列相對于單層殼結(jié)構(gòu)有序陣列具有明顯的優(yōu)勢，可用于堿基和一些生理活性分子的超靈敏SERS檢測。當(dāng)λ-DNA濃度不低于10-6 mg/ml時，拉曼光譜在1005 cm-1，1263 cm-1和1445 cm-1處有較為明顯的特征峰。因此，所述Au@Ag@SiO2納米復(fù)合材料可以用作用于無標(biāo)記的DNA的檢測低濃度的良好的