三維金屬-石墨烯復合結構制備及表面增強拉曼效應研究.pdf

1、表面增強拉曼散射效應(Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS)作為一種有力的分析技術已經引起了廣泛的關注，尤其是對痕量的分子、DNA、病原體的檢測。本論文通過制備三維金屬/石墨烯復合結構的材料并作為一種靈敏度高、穩(wěn)定性好、生物相容性好的SERS活性基底，探討其制備機理、性質特征和增強機理。三維金屬/石墨烯復合結構為SERS活性基底的制備提供了新的思路，并在痕量污染物及生物分子分析方面有應用前景。本論

2、文的研究內容包括以下方面:
　　1.采用二步的電化學法直接沉積金納米粒子于非晶碳基底上，調整沉積參數使得金納米粒子在60nm左右。中間引入石墨烯并調控第二步沉積的金納米粒子趨向于致密排列。石墨烯表面的含氧官能團可以為金納米粒子的成核生長提供活性位點，而由電化學還原得到的石墨烯表面的含氧官能團數量可以通過還原不同厚度的氧化石墨烯來控制。以羅丹明B為探針分子檢測其拉曼信號，結果表明，石墨烯調控的三維金納米粒子/石墨烯/金納米粒子復合結

3、構作為SERS活性基底比單獨金納米粒子增強效果提高4.3倍。通過分析認為，在致密的第二層金納米粒子間大量的“熱點”產生的近場耦合電磁場增強以及石墨烯的化學增強都是金納米粒子/石墨烯/金納米粒子復合結構具有更好SERS活性的原因。
　　2.采用犧牲模板法合成了金納米空心球，并在正丁醇/水相界面對金納米空心球進行界面自組裝，隨后轉移至ITO基底后。金納米空心球層進而與氧化石墨烯復合，再經過二次界面自組裝構筑了三維的金空心球/氧化石墨烯

4、/金空心球復合結構。該結構具有比單獨的金空心球更好的SERS性能。當金納米空心球與DNA連接后可用于目標DNA的SERS檢測，利用DNA的堿基互補配對原則將基底上的金納米空心球與溶膠中的金納米空心球有效橋接，并產生“熱點”，從而增強了DNA的拉曼信號。相比于實心納米粒子，金空心球的等離子能量更高，對DNA的檢測極限達到了0.1nM。
　　3.采用石墨烯作為中間層構筑了銀納米樹枝/石墨烯/金納米粒子的三明治結構。銀納米樹枝以及金納米

5、粒子通過電化學沉積法制備，氧化石墨烯中間層由電化學方法還原，通過控制還原時間(0s、400s、800s)可得到不同還原程度的石墨烯，并以此來調控上層金納米粒子的尺寸和疏密度。以羅丹明B為探針分子考察銀納米樹枝/石墨烯/金納米粒子復合結構的SERS檢測能力，結果顯示，復合結構要比單獨的銀納米樹枝的拉曼信號增強9倍，其原因是三層結構中有效等離子體的轉移以及三層結構特有的暗等離子體模式的產生。銀納米樹枝/石墨烯/金納米粒子復合結構對羅丹明B的