等离激元@MIL系列铁基金属有机骨架表面增强拉曼光谱复合基底的制备与应用进展

表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)是一种高灵敏度、高特异性的新型指纹光谱分析方法,在众多领域应用潜力巨大。SERS效应的产生依赖于高性能的SERS活性基底。常规等离激元纳米粒子(plasmonic nanostructures/nanoparticles,NPs)作为传统SERS基底存在富集效果不佳、抗干扰能力差等问题,在一定程度上限制了SERS技术在实际样品检测中的应用。铁基金属有机骨架(iron-based organometallic frameworks,Fe-MOFs)因其具有多孔隙、高稳定性的结构特点,可以为NPs提供具有富集效果和筛选效应的稳定检测平台,实现特定成分检测和检测后产物的无害化处理。本文重点总结了MIL系列NPs@Fe-MOFs复合SERS基底的制备方法,介绍了MIL系列Fe-MOFs在SERS中应用的最新进展,讨论了目前MIL系列NPs@Fe-MOFs复合SERS基底亟待解决的问题,并对未来的应用领域和发展前景进行了展望,旨在为新型SERS基底的构建和应用提供更多依据。

纺锤形Ag/TiO_(2)表面增强拉曼光谱基底的制备及其对结晶紫的高效检测

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman scatting,简称SERS)技术广泛应用于环境中痕量污染物的检测。其灵敏度及稳定性与基底材料的性质密切相关。本文以简单的无模板水热法和随后的原位光沉积路径制备了高稳定的纺锤形Ag/TiO_(2)基底。结果表明,纺锤形Ag/TiO_(2)基底对结晶紫(Crystal violet,简称CV)分子的SERS增强因子(Enhancement factor,简称EF)高达2.43×10^(6),检测限低至1.0×10^(-7) mol/L浓度。这除了TiO_(2)本身对结晶紫的化学增强外,还与金属Ag在光照下的等离激元共振将电子转移到吸附在TiO_(2)表面的分子中密切相关,二者的协同作用使Ag负载后的TiO_(2)基底对结晶紫表现出更高的SERS响应活性。

金银合金纳米星/聚氯乙烯柔性表面增强拉曼基底的制备及其对毒死蜱的检测

该文制备了一种金银合金纳米星/聚氯乙烯柔性表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman scattering,SERS)基底,该基底具有透明度高、灵活性强和SERS增强性能显著的优点,可以快速实现对果蔬表面毒死蜱残留的定性和定量检测。在复合基底制备中,首先优化聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)添加量获得柔性良好的PVC基底,并优化氯金酸/硝酸银体积比制备了形貌鲜明且SERS增强效应显著的各向异性金银合金纳米星(gold-silver alloy nanostars,Au@Ag NSs),其次以拉曼信号分子4-巯基苯甲酸为对象,通过拉曼光谱仪测定其在复合基底上的SERS强度,确定了Au@Ag NSs溶液的最优浓缩倍数,进一步验证了基底的良好SERS效应、重现性和稳定性,最后成功应用于苹果表皮毒死蜱残留的检测。

水凝胶表面增强拉曼散射基底的研究进展

水凝胶作为表面增强拉曼散射(SERS)基底具有检测灵敏度高、均匀性好、重现性好、长期稳定、抗干扰性强、操作便捷等优势;与其他柔性SERS基底相比,水凝胶的分子筛作用可避免复杂样品中的大分子干扰,简化甚至无需样品前处理过程。本文综述了水凝胶SERS基底的研究进展,重点介绍了水凝胶SERS基底的几种常见制备方法,包括原位合成法、包埋/嵌入法、沉积法、吸附法等,以及水凝胶SERS基底在环境监测、食品安全和生物医学等方面的应用现状,为SERS技术的发展和应用提供参考。

有机半导体-纳米银复合基底的制备及其在表面增强拉曼光谱中的应用

工业染料的大规模生产和广泛应用给地球生态带来了相当大的影响,对水环境污染非常严重,而传统色谱和光谱工具难以检测到微弱的光谱和化学信息,因此开发便携快速的检测技术至关重要。表面增强拉曼光谱(SERS)是一种与纳米技术相结合的新型分析技术,可以实现单分子量级化学物质的检测,但潜力容易受到SERS基底的增强能力、稳定性等普适性问题限制。研究提出了一种简单而通用的策略,制备了一种基于疏水性有机半导体双(二氰基亚甲基)-封端-二噻吩并[2,3-d;2’,3’-d]苯并[2,1-b;3,4-b’]-二噻吩(4CN-DTmBDT)薄膜为衬底的新型SERS复合基底。首先通过旋涂法制备有机半导体衬底,该π共轭有机半导体具有分子结构可控、生物相容性、光电特性可微调、成膜形态参数可控等优势,衬底表面具有疏水性使纳米银粒子(AgNPs)在其表面形成紧密咖啡环,制备有机半导体-纳米银SERS复合基底,探究基底拉曼信号的增强效果。同时提出了一种该有机半导体与纳米银粒子的协同增强机制,并对增强能力与增强机理进行了相关研究。结果表明,紧密咖啡环的形成减小了银纳米颗粒之间的空间,检测时通过浓缩分析物,从而增强了热点效应。对以有机染料为探针分子罗丹明6G(R6G)的检测限低至1×10^(-8)mol·L^(-1),SERS增强因子(EF)达1.30×10^(6),对于疏水性更优异的PDMS与纳米银粒子复合基底检测限为1×10^(-5)mol·L^(-1),说明单独的纳米银粒子对R6G探针信号增强能力有限,同时证明研究采用的有机半导体与银纳米粒子之间通过协同效应进一步显著提升基底拉曼信号,而且灵敏度高、重复性好。该SERS复合基底对1×10^(-4)和1×10^(-8)mol·L^(-1)R6G染料检测的相对标准偏差(RSD)分别为8.3%和4.7%。实验表明该有机半导体-纳米银复合基底在废水中染料痕量分析领域具有良好的应用潜力。

用于检测果蔬中农药残留的柔性表面增强拉曼散射基底的设计策略和应用进展

随着人口增长和生活水平的提高,果蔬中的农药残留已成为关注焦点。表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术因其快速、无损和指纹识别特性,被认为是食品安全检测的有效方法之一。引入柔性SERS基底为非平面果蔬表面的原位检测带来了新机遇,相比于传统的刚性基底,柔性基底通过“粘贴-剥离”或拭子取样方法,提供了更大的灵活性和适应性。尽管柔性基底在农药残留检测中显示出巨大潜力,但设计和制备高灵敏度、高稳定性且信号重现性好的柔性基底仍是一个挑战。本文深入探讨了柔性基底的构建策略,包括柔性基底材料的选择和柔性基底的制备方法。此外,文章还总结了柔性基底在果蔬农药残留检测中的应用实例,展示了其在实际应用中的效果。文章最后提出了针对这些挑战的可能解决方案,并对未来的研究方向进行了展望。这些解决方案和展望旨在推动柔性SERS基底的进一步研究和应用,为提高果蔬农药残留检测的准确性和效率提供支持。

石墨烯基材料在表面增强拉曼光谱中的应用研究进展

自发现石墨烯增强拉曼散射(GERS)以来,石墨烯基SERS基底的理论研究与应用受到广泛关注。综述了该领域的最新研究进展,并分析了石墨烯在SERS基底中的作用。归纳了石墨烯基SERS基底的分类和制备方法,以解析其结构与性能间的关系。重点总结了石墨烯基材料在食品安全、环境监测和生物医学领域的SERS应用。最后,对石墨烯基SERS基底未来发展前景进行了展望。

表面增强拉曼光谱技术在农药残留检测中的应用研究进展

食品的农药残留问题是威胁人类健康的全球性问题,表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy, SERS)技术作为一种操作简便、快速灵敏的指纹光谱技术,在农药残留检测方面已展现出较大潜力。本文首先描述了SERS增强原理,然后简单概括了SERS基底制备的方法,以基底功能性出发,介绍了食品中农药残留检测中常见的两种类型的SERS基底:通用型基底、特异性基底,通过综述近年来在食品农药残留检测中的应用,总结了二者在检测食品中农药残留的特点和常用的制备工艺,旨在为更多农药残留检测需求提供关于SERS技术方面的启发。最后展望了SERS技术在农药残留检测的挑战并提出可行的建议。

表面增强拉曼光谱技术在食品安全检测领域中的应用

表面增强拉曼光谱(SERS)分析技术是基于拉曼散射现象,通过将被测物质吸附在SERS衬底表面增强其“指纹”信息,以实现痕量检测,具有前处理简单、灵敏度高、操作简单、可实现现场实时无损检测等优点,在食品安全快速检测领域备受关注。文章介绍了各类SERS衬底的特点和局限性,总结了近年来SERS分析技术在食品安全检测领域的研究进展,讨论了其商业应用所面临的挑战,并对其未来发展进行了展望。

氧化锌/贵金属复合表面增强拉曼散射基底的研究进展

近年来,随着纳米技术的快速发展,表面增强拉曼散射(SERS)技术已广泛应用于物理化学、材料科学、表面科学以及生物科学等领域。基于氧化锌/金属复合SERS基底,因其具有高拉曼增强性能及优异的循环利用性能,正逐渐成为SERS技术的研究热点之一。本文综述了氧化锌复合SERS基底的机制、制备、调控和应用的研究进展,并在基础上分析了相关研究趋势,从而为高性能可循环利用SERS基底的开发与增强机制的研究提供重要参考。

硫氰根在金银复合基底上的表面增强拉曼光谱研究

采用自组装技术在硅基底上进行金银纳米粒子的复合组装,通过控制组装溶液中金溶胶和银溶胶的体积比进而控制基底上金银纳米粒子的密度。采用紫外-可见漫反射和SEM对复合基底进行了表征,结果显示硅基底上金银同时存在且呈亚单层均匀分布。以硫氰根为探针分子研究了纯金、纯银以及混合组装时复合基底的SERS效应。通过一系列的校正表明,在金银同时存在的复合基底上,硫氰根的三键伸缩振动频率和特征峰的形状相对于单组分基底而言都接近于在银基底上的特征谱峰。对实验结果进行分析后认为,当金银同时组装在基底上时,金和银之间有一定的耦合作用,这种耦合作用最终导致金的SERS效应逐渐趋向于银。

PDMS-Au复合基底上多环芳烃分子的表面增强拉曼光谱

利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)对有机物的富集功能,通过在金纳米粒子单层膜(Au MLF)表面旋涂薄层PDMS膜制备PDMS-Au MLF复合表面增强拉曼光谱(SERS)基底.研究了SERS增强性能与旋涂液浓度及稀释溶剂间的关系,考察了复合基底增强活性的均匀性.研究发现,采用叔丁醇为稀释溶剂,浓度为2%(质量分数)的旋涂液时所得复合基底表面多环芳烃(PAHs)的SERS信号强度最高,且此基底SERS信号强度偏差小于10%.分别以PDMS-Au MLF复合材料和Au MLF作为基底,对比研究了对萘、蒽、菲和芘4种多环芳烃的SERS检测能力.结果表明,PDMS-Au MLF复合基底对以上4种有机物的检出限分别为10^(-6),10^(-7),10^(-8)及10^(-7)mol/L,相比于单一Au MLF基底,其检测限至少降低了1个数量级,这主要源自于PDMS对PAHs的富集作用,且此类复合基底可用于多种多环芳烃混合物的特征识别.

基于Fe_3O_4/Au复合基底的多环芳烃表面增强拉曼光谱分析

合成Fe3O4/Au复合磁性纳米基底,实现了对水中多环芳烃(PAHs)的测定。利用高分辨率透射电子显微镜和振动样品磁强计对所合成的Fe3O4/Au复合磁性纳米基底进行表征。结果表明:合成的复合基底为Fe3O4纳米颗粒与Au纳米颗粒交错结合在一起形成的复合物;复合基底对外加磁场具有较强的磁响应,使得基底非常易于从被测物基质中快速分离;根据对于水中5种代表性PAHs的检测结果,方法检测限为0.50~0.05μmol/L,并对实际河水样品的混合加标测定取得了理想的效果,各PAHs的特征峰可以明显地识别出来。研究合成的SERS基底结合便携式拉曼光谱仪,有望拓展SERS技术在复杂基质中多环芳烃快速检测领域的应用。

可循环表面增强拉曼光谱基底的制备及其应用

以氨基硅烷为偶联剂,硅酸钠为硅源,合成了一种以金为核,二氧化硅为壳的核壳纳米粒子。通过调节硅酸钠的量,反应温度和反应时间控制二氧化硅壳层厚度,获得理想的表面增强效应。通过研究表面增强拉曼光谱(SERS)信号强度和二氧化硅层厚度之间的关系优化基底的制备条件。采用对巯基苯和联吡啶作为探针分子进行SERS实验,在一定浓度范围内得到SERS信号强度和浓度的对数之间的线性关系,实验结果表明此组装有Au@SiO2的ITO基底作为可循环利用基底可定量分析吸附物种的浓度。

基于银镜的高灵敏表面增强拉曼光谱基底制备及其用于呋喃唑酮检测

采用化学沉积法制备了表面增强拉曼散射光谱(SERS)银镜基底,用NaCl溶液与HCl溶液除去银镜表面杂质后,通过扫描电子显微镜对基底进行了表征,表明该基底表面的银纳米粒子平均粒径约为200nm,以对巯基苯胺为探针分子测得其增强因子为4.6×105。利用表面增强拉曼光谱及表面吸附选择定律研究了广谱抗菌药呋喃唑酮在该基底表面的吸附状态,证明呋喃唑酮分子主要是通过CN吸附于银纳米粒子表面的。

构筑内标化表面增强拉曼散射基底用于梨汁中福美双的检测

本文基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术,以内嵌有4-巯基苯甲腈(4-MBN)的银包金核壳纳米粒子(Au@4-MBN@AgNPs)为SERS基底,结合高通量疏水纸基,建立了一种免标记、高灵敏的福美双检测方法。内标探针4-MBN的引入显著提高了SERS基底的重现性;疏水纸基的使用进一步提高了检测的灵敏度。结果表明:福美双与内标探针的SERS信号强度比值(I_(R)=I_(1381)/I_(1582))与不同浓度福美双之间具有较好的线性关系,相关系数R^(2)为0.9990,检出限(LOD)为2.70×10^(-10)mol/L。梨汁中加标回收率为85.36%~89.15%,与高效液相色谱-串联质谱法的检测结果(86.21%~91.68%)具有较好的一致性。本文提出的福美双检测方法操作简单、成本低、普适性强,为农残的快速、准确定量检测提供了新的可能。

用于表面增强拉曼散射的石墨烯/纳米粒子复合基底材料的研究现状

表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)自从被发现以来在单分子检测、生物医学体系、环境科学、纳米材料以及传感器等领域获得了广泛的应用,而其SERS增强因子、物质吸附能力等性能的好坏主要取决于SERS的基底材料及结构。相比于纳米粒子的SERS基底,石墨烯/纳米粒子复合材料的SERS基底由于石墨烯额外的化学增强作用、表面分子富集和荧光淬灭等功能而受到各国研究人员的重视。首先分析了石墨烯/纳米粒子复合材料的SERS增强机理,然后从材料制备和基底结构两个方面综述了石墨烯/纳米粒子复合材料在SERS上的研究现状,最后对其未来的发展方向进行了展望。

基于硅基微纳结构衬底的光操控-表面增强拉曼光谱方法研究

表面增强拉曼散射(SERS)增强基底的制备是实现SERS技术高灵敏度探测的关键因素,利用光操控技术制备金属纳米粒子聚集体是近来SERS领域研究的热点。利用飞秒激光湿法刻蚀技术,在硅片表面5 mm×5 mm范围内刻蚀横截面积(宽度×深度)为10μm×7μm, 30μm×12μm, 60μm×15μm, 70μm×19μm和90μm×21μm的狭槽线阵,制备截面积不同的微纳硅基衬底(SiMS)。应用光操控技术结合SERS方法,在金纳米溶胶中加入硅基衬底。并将激光对焦在衬底狭槽内,在光辐射压力的作用下,金纳米粒子沿光束的传播方向运动,聚集于微纳结构表面的狭槽内,形成金纳米粒子聚集体,促进"热点"效应,提高SERS探测的灵敏度,实现了在硅基微纳结构衬底上探测物的SERS增强。实验表明,利用光辐射压力和光梯度力的合力,金属纳米粒子能有效聚集在硅基微纳结构衬底表面的狭槽中,形成更多的"热点",从而可大幅提高SERS增强效果。以芘为探针分子,随着狭槽截面积的增加, SERS信号逐渐增强,狭槽截面积为70μm×19μm时达到最强,超过该截面积后,拉曼信号强度开始降低, SERS强度最高增强了约两个数量级,最低检测浓度为5.0×10^-9 mol·L^-1,在低浓度范围内(5.0×10^-9~1.0×10^-7 mol·L^-1),芘位于588和1 234 cm^-1处特征峰强与浓度的关系曲线呈现较好的线性相关性,其拟合方程及线性相关系数分别为0.992和0.971。以截面积为70μm×19μm的微纳衬底进行了重复性实验,每完成一次实验,关掉激光器,待激光的作用消失,狭槽内聚集的金纳米粒子重新分散在溶液中,进行下一次实验。选取微纳衬底8个不同位置,每个位置重复三次实验,衬底不同位置芘的588和1 234 cm^-1两个特征峰峰强的相对标准偏差(RSD)分别为9.9%和2.0%,具有较好的重复性。与仅使用金纳米颗粒相比,该方法保留了金纳米颗粒重复性好的优势,同时具有更高的增强效应和衬底清洗后可重复使用的优点。研究表明,基于硅基微纳结构衬底的光操控-SERS方法,可极大地提高金纳米颗粒的SERS效应,在化学和生物学等领域的物质检测分析方面具有广阔的应用前景。

表面增强拉曼光谱活性基底与纳米结构

本文介绍了拉曼光谱技术(SERS),综述了近年来有关应用纳米技术获得SERS活性基底的研究进展,应用纳米结构获得SERS活性基底,也是将SERS技术推向实际应用的一个重要手段。

一种新型基底上右旋肉碱的表面增强拉曼光谱研究

在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在下,用多元醇还原硝酸银,Cu(NO_3)_2作为保护剂,快速有效的合成大量银纳米线,并优化了反应条件,得到结构均一、分散性较好的银纳米线。以罗丹明B为探针分子检测了该银纳米基底的表面增强效应,结果表明该基底对罗丹明B的表面增强效果明显,其表面增强因子可达6.4×10~5。文中利用这种基底得到了右旋肉碱的表面增强拉曼光谱(SERS),与其固体常规拉曼光谱(NRS)和10^(-3) mol·L^(-1)水溶液的拉曼光谱对比,并对各自的峰位进行了归属。右旋肉碱固体在3 100~2800和1 700~200cm^(-1)处有明显拉曼振动峰,在右旋肉碱的表面增强拉曼光谱中,1700~200cm^(-1)处的峰得到了明显的增强。经分析,右旋肉碱分子与银纳米基底呈180°。本文还用合成的纳米银基底得到了不同浓度右旋肉碱溶液的表面增强拉曼光谱,其最低检测浓度为10^(-6) mol·L^(-1)。右旋肉碱是一种重要的心血管药物,本文为其研究提供了较全面的拉曼光谱信息,为右旋肉碱的快速、特征、痕量监测提供了有力依据,也为进一步研究右旋肉碱的药理学提供了重要参考。