PATP在Ag/TiO_2纳米管基底上的表面增强拉曼散射和光催化过程研究

表面增强拉曼散射(SERS)是一种超灵敏、高选择性的分析方法,越来越受到人们的关注。对巯基苯胺(PATP)由于其易吸附在大多数SERS基底表面,并可以产生极强的SERS信号,因此常被用作SERS的探针分子。二氧化钛(TiO_2)是一种目前常用的光催化剂,但是其催化效率仍有待提高。将贵金属与TiO_2复合是提高其催化效率的有效手段。本文采用电化学阳极氧化法制备了二氧化钛纳米管(TiO_2NTs),并采用光化学还原方法在表面沉积了贵金属银,制备了一种同时具有SERS和催化性能的双功能基底,即银纳米粒子修饰的二氧化钛纳米管(Ag/TiO_2NTs),研究了PATP分子在该基底上的光催化过程,并与在银镜基底上的光催化过程进行了比较。我们发现,Ag/TiO_2NTs基底上的PATP在催化过程中峰强度逐渐减弱,但没有新峰的出现;而在银镜基底上PATP的峰强度随光照时间却几乎没有变化,证明了PATP分子在Ag/TiO_2 NTs上的光催化降解过程。本文还对Ag/TiO_2NTs上PATP的催化过程进行了动力学分析,结果表明PATP在该基底表面的催化反应为一级反应。

有机分子隔离层对机械抛光金属银表面的罗丹明6G荧光增强效应的影响

采用物理吸附法,在机械抛光纯银表面引入对巯基苯胺(p-Amiothiophenol,PATP)分子充当隔离层,运用激光光谱学方法研究隔离层对位于银表面附近的罗丹明6G(Rh6G)分子的荧光增强效应影响。实验结果表明,未经PATP分子修饰的机械抛光金属衬底对Rh6G分子表现为猝灭效应,而经过PATP分子修饰后的银表面对Rh6G分子的荧光发射具有增强效应。根据局域表面等离子共振及辐射能量转移模型对实验观测所得结果进行了分析研究,结果表明,PATP有机分子隔离层的引入有效地减小了荧光分子与金属衬底之间的无辐射能量速率,提高了荧光辐射强度。

电化学组装法制备对-巯基苯胺/聚苯胺纳米有序导电聚合物膜

提出了制备二维纳米有序有机导电聚合物膜的新方法——电化学组装法，应用该方法在电位脉冲的作用下使苯胺聚合到对－巯基苯胺修饰的金电极上，获得了致密、有序的对－巯基苯胺／聚苯胺（ｐ－ａｍｉｎｏｔｈｉｏｌｐｈｅｎｏｌ／ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ，ＰＡＴＰ／ＰＡＮＩ）导电寡聚物薄膜．用ＳＴＭ研究了Ａｕ（１１１）／ＰＡＴＰ、Ａｕ（１１１）／ＰＡＴＰ／ＰＡＮＩ膜表面的二维有序性，用ＳＥＲＳ谱表征了Ａｕ（粗糙表面）／ＰＡＴＰ、Ａｕ（粗糙表面）／ＰＡＴＰ／ＰＡＮＩ膜的结构和成分，并以［Ｆｅ（ＣＮ）６］３－／［Ｆｅ（ＣＮ）６］４－为探针研究了其电子传递性能．结果表明用电化学组装法制备的ＰＡＴＰ／ＰＡＮＩ膜在纳米尺度上是二维有序的。

银/碳点复合纳米粒子的构筑及其SERS研究

碳点(CDs)作为一种新型的量子点,具有优良的发光性质,生物相容性和低毒性,以及易于化学修饰与功能集成性等优点。在光催化,光电器件,环境检测和生物成像领域有着广泛的应用[1]。碳点经常被直接使用,但最近其复合纳米粒子的研究受到越来越多关注,尤其与金属纳米粒子的复合不仅能保持两者各自本体的性质,而且具有协同作用带来的新功能。本文主要介绍了碳点作为还原剂直接还原硝酸银合成具有核壳结构的银/碳点纳米粒子,使碳点的荧光得以猝灭,得到碳点的D band和G band本征拉曼峰。然后以对巯基苯胺(PATP)为探针分子,研究了此核壳纳米粒子在溶液中的SERS性能,结果表明合成的Ag/CDs核壳纳米粒子具有稳定性好,检测限低等优点。另外Ag/CDs还具有良好的催化性能,可催化氧化TMB与催化还原PNTP,我们用SERS技术监测了整个催化过程,得到了被催化分子的变化信息,为其SERS定量与定性分析提供理论依据,扩展了碳点在SERS以及光催化领域的发展。

TiO_2/Ag@CDs的构筑及其SERS研究

碳点(CDs),尺寸在1~10nm,由于其独特的结构和光学性质,以及良好的生物相容性,在太阳能电池、有机污染物的降解和检测,光学染料、生物标记方面有着广泛的应用^([1])。TiO_2作为一种半导体材料,其粒子具有表面效应,量子尺寸效应,宏观量子隧道效应,催化等性质,可作为SERS基底。本文利用水热法成功制得粒径为2~6nm的发蓝光的CDs^([2]),然后在水浴下直接与TiO_2纤维和AgNO_3反应,形成在TiO_2表面包覆核壳结构的Ag@CDs纳米粒子复合物,TiO_2纤维长度和宽度不一,Ag@CDs平均尺寸在15nm左右,然后以TiO_2/Ag@CDs为SERS基底,PATP为探针分子,探究了其SERS性能,发现其检测的最低浓度可达到10^(-9) mol·L^(-1),具有良好的SERS增强能力。我们还分别研究了TiO_2/Ag@CDs的催化能力,用SERS监测了分子的变化过程,发现具有优良的催化性质,促进了CDs在SERS领域的应用。

Ag-Cu_2O/RGO纳米复合物的的制备及其SERS活性的研究

通过简单的化学还原法在室温条件下成功的合成了三元的Ag-Cu2O/RGO纳米复合物,这种复合物结合了Ag,Cu2O以及石墨烯三者的特性,表现出了很高的SERS活性。Cu2O/RGO具有一定表面增强能力,复合了Ag纳米粒子后,Ag-Cu2O/RGO纳米复合物对探针分子PATP的检测可以达到10-9 mol·L-1,一方面由于石墨烯比表面积大并具有大π键结构对分子起到了很好的富集作用,另一方面是由于Cu2O和Ag共同的SERS增强作用提高了SERS信号。因此该基底在SERS检测上有潜在的应用。

SERS光谱检测单胺类氧化酶活性

单胺类氧化酶是动物体内一类重要的含有黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的线粒体外膜蛋白,可以降解儿茶酚、血清素等单胺类神经递质,其表达水平和活性的高低与一些纤维化疾病、抑郁症、老年精神疾病等有关。对氨基苯硫酚(PATP)作为探针分子在表面增强拉曼散射(SERS)光谱研究中被广泛地使用。MAO可以将单胺类底物氧化成醛,进而与PATP的氨基发生席夫碱反应。通过自组装方法得到了银(Ag)纳米粒子-PATP芯片,用以检测MAO催化产生的醛基产物,以达到体外甚至临床检测MAO酶活力水平的目的。

TiO2-Au纳米复合材料的制备及其在SERS中的应用

通过调控半导体二氧化钛(TiO2)的尺寸,负载Au纳米粒子优化制备条件获得TiO2-Au复合纳米粒子。通过表面增强拉曼光谱(SERS)研究TiO2-Au复合粒子中Au表面的电子性质的变化所引起的分子振动能带的位移。发现电子从半导体转移到金属,且半导体的尺寸对复合材料之间的电荷转移具有一定的影响。研究了纳米复合材料表面等离激元驱动的对氨基苯硫酚(PATP)偶联反应。结果表明,TiO2-Au复合材料可提高其催化性能。

对巯基苯胺在拉曼免疫检测中的应用

文章以对巯基苯胺(PATP)作为标记分子,研究其在金电极上的吸附。发现对巯基苯胺分子是采用苯环直立于电极表面的吸附方式吸附于电极表面的。用于免疫检测时,对巯基苯胺分子先通过直立吸附的方法达到满单层吸附,然后通过胺基与抗体分子的羧基相连,形成一种复层结构,再与基底结合,得到固相抗体-抗原-标记抗体“三明治”结构。借助抗体上标记金纳米粒子的SERS信号达到单组分生物免疫检测的目的。

基于石墨烯基底的光催化特性

金属纳米结构中传导电子的集体振荡所产生的表面等离子体不仅可以使电磁场在时间和空间上重新分布,还可以使被激发的载流子重新分布。采用机械剥离法制备了石墨烯材料,借助拉曼光谱扫描技术(Mapping)研究了石墨的层数在二维区域内的分布情况。研究了2-萘硫醇(2-NT)作为探针分子在石墨烯衬底上的SERS增强特性。结果表明2-NT分子的拉曼信号在石墨烯表面得到增强,且石墨烯的SERS增强效果随着层数的越少而增强。基于石墨烯催化基底,借助表面增强拉曼光谱(SERS)技术具有指纹谱的优势,实时监测以对硝基苯硫酚(4NBT)作为探针分子在局域表面等离子体的驱动下发生光催化反应生成4,4’-二巯基偶氮苯(DMAB)。随后,原位引入硼氢化钠在相同的实验条件下,可以将生成物DMAB在等离子体的驱动下再一次发生逆向化学反应生成对氨基硫酚分子(PATP)。在石墨烯催化基底表面上组装一层分布均匀的探针分子4NBT,用一束一定波长的聚焦激光进行照射使其发生光催化反应生成新的分子DMAB。通过这种手段就可以在微纳尺度上绘制出特定有DMAB分子分布的图形或者字母、汉字信息,实现微纳尺度的图形绘制和信息加密。随后,可以借助Mapping,以DMAB分子的特征峰强度进行二维成像就可以实现所绘制图形的显现和信息解密。此外,可以在加密基底上引入硼氢化钠同时在表面等离子体和激发光的作用下发生逆向光催化反应,从而实现微纳尺度图形和加密信息的擦除。

超灵敏SERS基底的构筑及其在催化与检测中的应用

表面增强拉曼光谱(SERS)由于其极高的灵敏度和选择性在分析化学、材料科学、生物医学、环境监测等领域具有巨大的应用前景,SERS在向实际应用体系延伸的过程中,兼具多功能性质应用的材料是当今SERS基底构筑的发展方向。这里我们介绍两种超灵敏SERS基底的构筑方法及其在催化与检测中的应用:一种是银箔/ZnO纳米纤维的构筑,并利用这种SERS基底检测有机污染物的光催化降解动力学过程;一种是超疏水超亲油的三维网状结构的金/泡沫镍材料的构筑,建立了一套分离、富集的系统对环境中持久性有机污染物进行SERS检测。

对氨基苯硫酚分子的表面增强拉曼光谱及等离激元光催化反应

对氨基苯硫酚(PATP)是表面增强拉曼光谱(SERS)研究中最重要的探针分子之一.PATP吸附体系具有非常特征且异常强的SERS信号,但人们对其SERS信号的理解仍存在较大争议.本文结合文献,总结了我们为了理解PATP分子异常的SERS光谱所开展的系统的理论和实验工作.首先介绍PATP的SERS增强机理方面开展的理论工作,研究表明PATP分子的异常SERS信号不是来自PATP分子本身,而是来自其表面催化偶联反应产物二巯基偶氮苯(DMAB).通过实验和DMAB合成两个方面,验证了DMAB是异常SERS信号的根源.其次总结了各种实验条件对PATP转化为DMAB的影响,并从实验和理论两个角度探讨PATP的表面催化偶联反应机理.最后,通过对PATP体系的SERS和等离激元增强化学反应的总结,展望表面等离激元增强化学反应的未来发展方向.

基于整体柱的超灵敏表面增强拉曼检测

本文提出了一种全新的基于整体柱材料的SERS检测方法。通过将探针分子和银溶胶混合后滴加在整体柱上,我们可以得到浓度低至10-18 mol/L的罗丹明6G(R6G)及10-16 mol/L的对巯基苯胺(PATP)的SERS信号。利用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)对银溶胶及整体柱材料进行了表征。通过实验结果可以初步推测,整体柱材料的表面形态和孔结构可以促进银溶胶产生"热点"。

表面增强拉曼光谱技术在农药福美双检测中的应用

目的制备具有表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)性能的复合基底并用于农药福美双的检测。方法通过沉积法制备具有粗糙金属表面的金基底,经氨基化处理后与银溶胶结合,形成金基底/银纳米粒子复合基底。以对巯基苯胺(PATP)为探针分子,比较复合基底和金基底拉曼强度。结果与结论与金基底相比,复合基底对PATP具有更强的拉曼增强效果。复合基底用于检测农药福美双,其检测灵敏度可达10-9mol/L。应用金基底/银纳米粒子复合基底的SERS可定量检测福美双。