發(fā)布時(shí)間：2017-10-26 22:21

  本文關(guān)鍵詞：基于硅納米線的表面增強(qiáng)拉曼散射傳感器的構(gòu)建及其在汞離子檢測中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究

  更多相關(guān)文章： 硅納米材料 表面增強(qiáng)拉曼散射 DNA 汞離子檢測 傳感器

【摘要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,環(huán)境污染已經(jīng)成為一個(gè)全球性的問題,其中汞離子等重金屬污染物嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境并威脅著人類健康。目前,廣泛應(yīng)用的檢測汞離子的技術(shù)有原子吸收光譜、原子發(fā)射光譜和共振散射光譜等。值得關(guān)注的是,微量汞離子可以通過食物鏈進(jìn)入人體,并在人體內(nèi)富集,從而危害人的健康。因此,仍然需要發(fā)展簡單、快速、高靈敏、特異性檢測汞離子的傳感器。表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)作為一種重要的分析檢測手段,由于其獨(dú)特的性能,已經(jīng)在很多分析檢測領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。另一方面,金/銀納米顆粒修飾的硅基納米材料,如銀納米粒子修飾的硅片(silver nanoparticles decorated silicon wafer,AgNPs@Si wafer)以及金納米粒子修飾的硅納米線陣列(gold nanoparticles decorated silicon nanowire array,AuNPs@SiNWAr),已經(jīng)被證明是高效的硅基SERS基底,并用于細(xì)胞以及DNA的高靈敏檢測研究。盡管如此,目前上述硅基SERS基底用于汞離子檢測的工作尚鮮有報(bào)道。本文以金納米顆粒修飾的硅納米線陣列作為硅基SERS基底,將功能化的DNA修飾在基底表面,構(gòu)建得到SERS傳感器。該傳感器可以在短時(shí)間(4分鐘)內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)汞離子的特異性檢測,同時(shí)只需要消耗微量(30μL)的樣品溶液。當(dāng)加入汞離子溶液時(shí),汞離子與胸腺嘧啶堿基(thymine,T)相互作用,形成T-Hg2+-T的結(jié)構(gòu),使得DNA由原來的直鏈結(jié)構(gòu)變成莖環(huán)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致DNA一端的熒光染料分子Cy5靠近SERS基底,從而產(chǎn)生很強(qiáng)的拉曼信號(hào)�；诖�,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)低濃度汞離子溶液(1 pM)的檢測。本文進(jìn)一步對(duì)不同濃度的汞離子溶液進(jìn)行了檢測,揭示了汞離子濃度與拉曼信號(hào)強(qiáng)度在1 pM到100 nM的范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)R2為0.998。值得一提的是,該SERS傳感器具有很好的特異性,可以在十多種干擾離子中實(shí)現(xiàn)對(duì)汞離子的特異性檢測。同時(shí),該SERS傳感器還可以循環(huán)使用,在循環(huán)使用5次之后,依然保持著相對(duì)穩(wěn)定的檢測性能�；谏鲜鰞�(yōu)越的性能,該SERS傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際水樣中汞離子的靈敏檢測,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差僅為~9.0%。綜上所述,本文所構(gòu)建的硅基SERS傳感器,由于其具有靈敏性高、特異性強(qiáng)、信號(hào)重現(xiàn)性好等優(yōu)良特性,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)湖水中痕量汞離子的分析檢測,為汞離子檢測的應(yīng)用研究提供了一種新的工具。
【關(guān)鍵詞】：硅納米材料 表面增強(qiáng)拉曼散射 DNA 汞離子檢測 傳感器
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O657.37;TP212
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-29
• 1.1 拉曼光譜以及表面增強(qiáng)拉曼散射10-13
• 1.1.1 拉曼光譜10
• 1.1.2 表面增強(qiáng)拉曼散射10-12
• 1.1.3 表面增強(qiáng)拉曼散射在分析檢測中的應(yīng)用12-13
• 1.2 硅基材料表面增強(qiáng)拉曼散射在分析檢測中的應(yīng)用13-20
• 1.2.1 基于硅線表面增強(qiáng)拉曼散射基底的構(gòu)建及應(yīng)用14-16
• 1.2.2 基于硅片表面增強(qiáng)拉曼散射基底的構(gòu)建及應(yīng)用16-20
• 1.3 汞離子的危害以及現(xiàn)有檢測汞離子的方法20-22
• 1.4 本課題的立題依據(jù)、意義及研究內(nèi)容22-24
• 1.4.1 立題依據(jù)及意義22-23
• 1.4.2 研究內(nèi)容23-24
• 參考文獻(xiàn)24-29
• 第二章 金納米顆粒修飾的硅納米線陣列的制備29-44
• 2.1 實(shí)驗(yàn)所用到的試劑以及儀器29-30
• 2.2 材料的制備與表征30-32
• 2.2.1 Au NPs@Si NWAr基底的制備30-31
• 2.2.2 Au NPs@Si NWAr基底的表征31-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-40
• 2.3.1 Au NPs@Si NWAr基底的形貌表征32-36
• 2.3.2 Au NPs@Si NWAr基底的SERS效應(yīng)36-40
• 2.4 結(jié)論40
• 參考文獻(xiàn)40-44
• 第三章 硅基SERS傳感器用于湖水中汞離子的檢測44-72
• 3.1 實(shí)驗(yàn)所用到的試劑、儀器以及DNA序列44-46
• 3.2 實(shí)驗(yàn)步驟46-49
• 3.2.1 Au NPs@Si NWAr傳感器檢測實(shí)驗(yàn)室體系下汞離子46-47
• 3.2.2 Au NPs@Si NWAr傳感器檢測干擾離子47-48
• 3.2.3 Au NPs@Si NWAr傳感器檢測湖水中汞離子48-49
• 3.3 結(jié)果與討論49-68
• 3.3.1 Au NPs@Si NWAr與DNA結(jié)合構(gòu)建SERS傳感器49-50
• 3.3.2 Au NPs@Si NWAr的形貌表征及SERS效應(yīng)50-55
• 3.3.3 Au NPs@Si NWAr傳感器在實(shí)驗(yàn)室體系下檢測汞離子55-59
• 3.3.4 Au NPs@Si NWAr傳感器的時(shí)間動(dòng)力學(xué)研究59-61
• 3.3.5 Au NPs@Si NWAr傳感器的離子特異性研究61-62
• 3.3.6 Au NPs@Si NWAr傳感器的循環(huán)使用性能研究62-64
• 3.3.7 Au NPs@Si NWAr傳感器在湖水中檢測汞離子64-68
• 3.4 結(jié)論68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 第四章 總結(jié)72-74
• 4.1 論文總結(jié)72-73
• 4.2 論文創(chuàng)新性73
• 4.3 研究展望73-74
• 攻讀學(xué)位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文74-75
• 致謝75-76

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3 張q，

本文編號(hào)：1100727