柔性可循环使用复合SERS基底检测有机污染物的研究进展

为了从根本上控制有机污染物对环境的危害,必须重视环境有机污染物的检测技术。表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术具有灵敏度高、活性高、普适性强等优点,广泛应用于各领域。活性基底的性质决定了SERS技术的普适性和检测效果。相较传统的刚性基底,柔性SERS基底的应用更为广泛,检测更加便捷快速。本文介绍了可重复使用的柔性SERS基底的研究现状,以及它们在有机污染物检测中的应用情况,同时分析了目前存在的问题以及未来可能的发展方向。

飞秒激光直写加工SERS基底及其应用

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)是一种高灵敏度、高分辨率的分子识别技术,在多个领域具有非常重要的应用价值。飞秒激光直写作为一种新兴的低成本、高分辨率、高灵活性的微纳加工方法,在制备SERS基底领域得到了广泛的应用。本文重点概述了四种飞秒激光直写制备SERS基底的加工方法,主要包括飞秒激光双光子还原、飞秒激光切割金属、飞秒激光切割-溅射、飞秒激光3D打印。文章简单介绍了各方法制备SERS基底的性能与应用场景,阐述了飞秒激光直写加工在制备SERS基底中的优势,旨在为今后相关研究提供参考。

水/甲苯界面制备均匀可循环SERS基底

采用在沸水浴中还原硅酸钠的方法制备壳层约为4 nm的Au@SiO2核壳纳米粒子,利用水/甲苯两相界面诱捕出其单粒子层膜并将其转移到硅片上.作为对比,采用化学方法在氧化铟锡(ITO)玻璃表面自组装了Au@SiO2膜.以1,4-对苯二硫作为探针分子考察了它们的表面增强拉曼光谱(SERS)活性以及可循环使用性能.研究结果表明,Au@SiO2核壳粒子可避免待测分子与基底直接接触,NaBH4溶液可作为基底循环的洗涤剂,经化学组装的基底可循环性较差,每次洗涤后SERS效应均有一定程度的降低,而两相界面形成的单粒子致密膜的SERS效应稳定性较好,循环性能较高,洗涤10次后SERS效应仍未明显降低,因此该膜可作为循环使用的SERS基底.

六方氮化硼在SERS基底中的应用

六方氮化硼具有优异的物理、化学性质,逐渐被应用于食品安全检测领域。本文介绍六方氮化硼结构、性质及在SERS(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)基底中的应用。

基于LSPR效应的高活性SERS基底研究进展

简要介绍了表面增强拉曼散射(SERS)的发展历程及拉曼增强机理,重点综述了不同类型SERS基底:简单SERS基底、复合SERS基底和多功能活性基底的特点和研究应用进展,最后展望了SERS基底的研究方向和发展趋势。

三维SERS基底研究进展

表面增强拉曼光谱作为一种特异性强、灵敏度高的分析手段,在化学、生物分子分析、环境监测等领域有着广泛的应用.自20世纪70年代拉曼增强效应被发现以来,科研人员研发了多种形式的SERS基底.相比于传统的SERS基底而言,与功能材料相结合的SERS基底具有独特的物理、化学性质,可以获得更好的增强效果.介绍了SERS技术的发展背景,包括其基本理论和增强机理,以及三维SERS基底的显著特点.叙述了三维基底在SERS增强中的重要作用及其在分子检测中的应用,并给出了相应的实例.对该领域未来的发展提出了几点展望.

一种用于现场快速检测的SERS基底的制备

利用化学自组装方法,首先在色谱玻璃小瓶的内壁吸附上一层PDDA阳离子聚电解质,然后通过静电吸附作用将带有负电荷的银纳米粒子组装到内壁;比较了不同色谱瓶作为吸附银纳米粒子的载体的优缺点;用紫外-可见吸收光谱监测吸附到玻璃瓶内壁的银纳米粒子的表面等离子体共振峰,跟踪银纳米粒子的组装情况;利用对-巯基苯胺作为探针分子研究了基底的表面增强拉曼散射(SERS)活性。结果表明:所制备的SERS小瓶基底具有良好的SERS活性,并且使用简单,保存时间长,适合SERS现场快速检测的需要。

基于铜网置换反应的微纳结构SERS基底制备和应用

电力能源发展与国家经济发展关系密切,因此电网稳定、安全地运行是人民稳定生活的保障。而与稳定可靠的电网的运行有关的是变压器的绝缘水平,因此始终注意电气设备的状况和运行非常重要。而仅由纸绝缘产生的糠醛是目前用于评估电力变压器老化状况最常用的指标之一,所以准确测量变压器油中糠醛含量具有重大意义。拉曼光谱法可以实现对待测物的快速、无损检测,但受限于拉曼散射信号弱,对油中老化特征物这种微量物质检测难度大。表面增强拉曼光谱可以解决痕量物质检测的灵敏性问题,使溶解在变压器油中的老化特征物得到快速、无损地检测。故将SERS应用到变压器油中糠醛的检测对于变压器运行状况的评估具有重要的意义。围绕着变压器油中糠醛作为痕量物质检测灵敏度低的问题,基于置换反应在TEM铜网上制备了微纳米结构的SERS基底,以检测变压器油中的糠醛,为高效,准确地检测变压器油的老化水平提供一种快速、有效的新技术。选择了特定的实验材料,在控制特定的实验条件下基于置换反应制备出微纳结构SERS基底,经过电镜扫描对其表面形貌进行表征;在不同位置进行拉曼检测得到特征拉曼峰峰强的变异系数仅为3.55%,表明该基底的“热点”分布均匀和检测可重复性高;定性分析了一定浓度梯度的变压器油中糠醛和背景噪声的拉曼光谱。选择了1702 cm^(-1)的拉曼峰作为油中糠醛的特征拉曼峰。定量分析中,建立内标峰和1702 cm^(-1)处峰强比与变压器油中糠醛浓度的线性函数,得到良好的线性关系。使用3δ准则计算变压器油中糠醛在微纳结构SERS基底上的检测下限约为0.51 mg·L-1。研究说明基于铜网置换反应的微纳结构SERS基底对于变压器油中糠醛具有更灵敏的检测。这对于诊断电力变压器绝缘状况和维护电网稳定非常重要。

疏水性SERS基底检测应用研究进展

本文简要介绍了表面增强拉曼散射(SERS)的拉曼信号增强原理,常规SERS增强基底的研究应用进展;同时介绍了疏水性基底的定义及优势,并重点综述了疏水性SERS基底的分类及研究应用的进展;最后展望了疏水性SERS基底的研究方向和发展趋势。疏水性SERS基底的发展将有望为今后开展面向超低浓度的生化物质检测以及基于人体体液的疾病的灵敏、客观检测诊断提供新方法和新思路。

Fe3O4@Au纳米星颗粒作为循环SERS基底用于农药残留物的检测

本文首先采用共沉淀的方法制备了Fe3O4纳米颗粒,随后经柠檬酸钠和对苯二酚还原氯金酸的方法在Fe3O4纳米颗粒的表面生成刺状Au纳米结构,进而获得Fe3O4@Au纳米星颗粒。该Fe3O4@Au纳米星颗粒作为SERS基底,用作农药残留物福美双和敌瘟磷的检测。由于高密度的Au纳米结构的尖端效应,该基底显示出高敏感的SERS活性。最后利用Fe3O4纳米颗粒的磁性,将其用于循环SERS测试,研究了其循环使用特性。

静电纺丝法在制备SERS基底中的应用进展

介绍了几种表面拉曼增强(SERS)基底的制备方法及其最新研究进展,阐述了静电纺丝技术的进展及其在制备SERS基底中的应用研究进展,并对其应用前景作了预测。

论新型SERS基底在食品安全检测中的作用

随着各种食品安全事件频发和食品质量安全问题的出现,我国食品安全检测、监管面临着巨大的挑战。本文旨在研究SERS基底在食品安全检测中的相关应用,利用磁性纳米银花基底、复合纳米材料SERS基底分析SERS基底技术在食品安全检测中对NaNO2、苏丹红I的检测情况。

基于纳米锥森林的三维SERS基底检测miRNA

表面增强拉曼散射(SERS)是一种从存在于不同化学或生物环境中的分子中获取振动信息的强大技术。本文提出了一种基于纳米锥森林结构的三维SERS基底。制备基板采用等离子体处理技术,这项技术是一种简单、快速和高通量的方法。制备的基于纳米锥森林的SERS基底具有很高的灵敏度。实验表明,该基底可以检测到浓度低至10-10 M的miRNA。同时,所制备的SERS基底在大面积上表现出高度的均匀性。这些实验结果表明该3D SERS基底在广泛应用中的巨大潜力。

半导体基底在SERS检测领域的应用

表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)是一种灵敏、快速、无损的分子指纹检测技术。由于其具有显著增强的拉曼信号强度,SERS在生物医学、细胞成像、环境科学、有害物质检测等领域中已经得到了广泛的研究。SERS基底对于分析物检测非常重要,通常分子的拉曼信号可以通过两种机制在基底上实现强烈的拉曼信号增强:电磁机制(EM)和化学机制(CM)。与基于电磁机制增强的贵金属SERS基底不同,半导体以其良好的光谱稳定性、生物相容性、基底功能可调性,提供了更广的应用领域,克服了贵金属基底表面不均匀导致SERS信号再现性差、金属颗粒聚集导致化学稳定性差、金属表面光热效应高以及基底氧化等问题。所以,超灵敏且环境稳定的无贵金属SERS基底的研究对于实际应用至关重要,但是开发新型SERS基底仍然具有很大的挑战性。传统的半导体SERS基底最大的缺陷就是增强因子低、增强性能差,阻碍了半导体在SERS基底在分子检测中的应用。基于半导体SERS基底与探针分子之间光诱导电荷转移(PICT)驱动的化学机制是新型半导体SERS基底开发研究的主要依据,半导体可以通过各种合成技术对能带结构、晶体相、掺杂、化学计量学、尺寸和形态进行工程设计,在调节SERS性能方面提供了更多的多功能性。

金纳米片/胶带SERS柔性基底的制备及对敌百虫的检测

敌百虫(TCF)是一种高效低毒的杀虫剂,它在碱性环境下会转化为敌敌畏,毒性增加,因此对于TCF的检测十分重要。本文制备了一种基于金纳米片(AuNTs)的胶带SERS柔性基底,胶带通过粘贴的方式对样品表面农药残留进行提取,然后,滴加AuNTs溶液将农药残留覆盖,进行拉曼测试。结果表明:该SERS柔性基底对于拉曼信标分子尼罗兰A(NBA)具有良好的信号稳定性和检测灵敏度。以TCF在波长757 cm^(-1)处的拉曼特征峰强度为纵坐标,TCF溶液浓度为横坐标进行线性拟合,在1~10μg/mL线性范围,y=226.370x+193.861(R^(2)=0.9960),计算得到LOD为0.781μg/mL。AuNTs/胶带SERS基底的提出,为表面农药残留检测提供了新方法。

介孔SiO_2薄膜与金银合金薄膜相结合的大面积、高性能SERS基底

通过对涂布在金银合金薄膜表面的硅基凝胶膜进行高温热处理首次制备出均匀的大面积表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)基底.利用扫描电子显微镜观测到由硅基凝胶膜经高温脱模形成的介孔二氧化硅薄膜具有表面开口结构,基底的X射线能量色散(EDX)谱揭示了高温热处理引起金银合金薄膜中的银原子流失,从而导致薄膜的纳米构造.通过测试基底对Nile blue(NB)和Crystal violet(CV)拉曼活性分子的SERS光谱,观测到在玻璃衬底与50 nm厚的金银合金薄膜之间插入20 nm厚金薄膜能够显著提高基底的SERS增强因子.测试了基底在水溶液样品(50 nmol·L-1 CV)中的浸渍时间对SERS信号的影响,结果指出SERS信号随浸渍时间的增加而增强并在30min后达到稳定,15 min浸渍时间对应的SERS信号强度达到其稳定值的85%.比对实验指出CV的SERS光谱与其溶液的常规拉曼光谱的峰位完全一致,揭示了介孔二氧化硅薄膜能够有效阻止SERS基底的金属成份对待测分子拉曼指纹谱的干扰.实验还证明了这种新型SERS基底对水溶液中NB的探测下限可达1 nmol·L-1.

基于贵金属纳米粒子的SERS活性基底研究进展

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种新兴的分析技术,具有很高的检测灵敏度,可以实现单分子量级的检测,并且能够提供丰富的分子结构信息。将SERS发展成为一种具有实际应用意义的分析技术,其关键是制备灵敏度高、稳定性高、重现性好、选择性高的SERS活性基底。对贵金属纳米粒子表面进行分子修饰,或者将贵金属纳米粒子与基质材料进行复合,可以组成融合贵金属纳米粒子的SERS活性并弥补其缺陷的新型SERS基底材料。本文综述了近年来基于贵金属纳米粒子常见的分子修饰和基质复合型SERS活性基底的研究进展。

应用SERS滤纸基底检测饮料中违禁色素的研究

利用液/液界面自组装技术制备得到灵敏度高、均匀性好、价格低廉的表面增强拉曼光谱(SERS)滤纸基底,并使用该基底检测了饮料中可能掺杂的罗丹明B、日落黄和柯衣定等三种色素。首先分析了罗丹明B、日落黄和柯衣定的分子结构并对其进行了拉曼特征峰峰位归属;然后检测了罗丹明B、日落黄和柯衣定不同浓度水溶液的SERS光谱;最后在无任何预处理条件下,检测了饮料中的罗丹明B、日落黄和柯衣定含量。在一定浓度范围内,饮料中三种色素的浓度与其SERS特征峰强度分别满足一定的函数关系,其中罗丹明B和日落黄的浓度与拉曼特征峰强度之间呈非线性关系,而柯衣定的浓度与拉曼特征峰强度之间呈线性关系。评估了本方法检测饮料中的罗丹明B、日落黄、柯衣定的信号重复性及检测回收率,结果表明SERS方法可用来对饮料中罗丹明B、日落黄、柯衣定的浓度进行半定量分析。为饮料中添加色素的现场实时检测提供了一种简便快速高效的检测方式,可用于饮料的质量控制及市场监控。

基于金纳米颗粒-半胱胺SERS基底的水中硝酸根检测

硝酸根过量是导致水污染的主要原因之一。针对表面增强拉曼光谱技术直接检测水中硝酸根检出限低,无法达到国家地下水环境质量标准的问题,本课题组制备了一种半胱胺修饰金纳米粒子(AuNPs)的复合SERS基底,利用带正电荷的半胱胺对周围带负电荷的金纳米颗粒进行功能化修饰,增加SERS基底对硝酸根的亲和性,提高其对硝酸根的检测灵敏度。实验结果表明:使用去离子水浸泡自组装10^(-3) mol/L半胱胺的盖玻片3h,再修饰20mL金溶胶,这样制成的金纳米颗粒-半胱胺复合SERS基底的增强性能最佳,对硝酸钾的增强因子为2.14×10^(5);8片不同基底上硝酸钾SERS信号的相对标准偏差为10.36%,检出限为0.01mg/L,达到国家地下水环境质量标准规定的Ⅰ类水的检测标准,对光谱法测量水中总氮含量具有重要意义。

基于核壳型结构纳米粒子的SERS活性基底研究进展

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)作为一种新型分析检测技术,具有检测快速、灵敏度高、非破坏性、原位检测等优点。高灵敏度、高稳定性、高增强能力及高重复性、可循环利用的SERS活性基底的制备是获得较好SERS信号的一个重要因素。与传统的单一组分SERS基底相比,将多种不同功能的纳米材料进行复合,形成的核壳型结构纳米粒子作为一种新型SERS活性基底,不仅能获得更为稳定的SERS信号,还能赋予其富集分离、催化和特异性分子识别等功能。该文综述了近年来基于复合贵金属、磁性材料、半导体、复合有机等核壳型结构纳米粒子的SERS活性基底的研究进展。