【摘要】：拉曼散射是一種非彈性散射現(xiàn)象,主要原因是由于光入射到物質(zhì)的表面時,物質(zhì)中的分子使其散射光的頻率發(fā)生改變,導(dǎo)致產(chǎn)生光子頻率與入射光有差異的散射光。散射光與入射光的頻率的差值即為拉曼位移。根據(jù)拉曼位移的大小,可以判斷物質(zhì)中包含的化學(xué)鍵、官能團(tuán)等結(jié)構(gòu)信息。因此,由拉曼散射得到的拉曼光譜常被用來判斷物質(zhì)的類別。由于物質(zhì)的拉曼光譜具有特異性,拉曼光譜也被稱為“指紋圖譜”。但是,基于分子的拉曼散射截面極小的原因,常規(guī)拉曼散射信號是極其微弱的,所以其應(yīng)用也受到了一定程度的限制。表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)是拉曼散射的主要發(fā)展,主要是依賴于增強(qiáng)基底對散射光信號的增強(qiáng)作用。增強(qiáng)基底一般是由貴金屬制備而成,而且其表面通常具有粗糙的微觀結(jié)構(gòu)。常見的用于制備增強(qiáng)基底的貴金屬包括金、銀和鉑等。借助于基底對拉曼信號的增強(qiáng)作用,物質(zhì)的拉曼信號一般能夠增強(qiáng)106倍以上。相比于常規(guī)拉曼散射,SERS克服了前者信號強(qiáng)度較弱的問題,同時還具備了響應(yīng)快速、制樣簡單、無損檢測、痕量分析等諸多優(yōu)點。目前,SERS光譜技術(shù)已經(jīng)能夠廣泛地應(yīng)用于食品安全、環(huán)境監(jiān)測、化學(xué)分析等領(lǐng)域。本論文針對SERS光譜技術(shù)在食品安全方面的應(yīng)用,制備出了兩種貴金屬SERS基底—具有三維結(jié)構(gòu)的金基SERS基底和銀基柔性SERS基底,并將這兩種基底應(yīng)用于水產(chǎn)品市場上禁用魚類藥物的檢測。通過利用羅丹明6G(R6G)對基底的SERS性能進(jìn)行實驗探究,得出具有三維結(jié)構(gòu)的金基SERS基底和銀基柔性SERS基底均具備良好的拉曼信號增強(qiáng)性能。具有三維結(jié)構(gòu)的金基SERS基底對R6G的檢測精度能夠達(dá)到10-7 M,同時增強(qiáng)因子(EF)高達(dá)4.03×104,表明了基底良好的靈敏性。銀基柔性SERS基底對R6G的檢測精度能夠達(dá)到10-8M,EF達(dá)到3.29×105,同時100條SERS圖譜的指定特征峰強(qiáng)度的RSD為8.479%,證明該基底不僅具有高性能的信號靈敏性,同時還具有優(yōu)越的信號均勻性。此外,通過對R6G的彎曲循環(huán)測試得出,該柔性SERS基底還具備良好的柔性,使該基底在實際應(yīng)用中具備很好的潛能�；诰哂腥S結(jié)構(gòu)的金基SERS基底,對結(jié)晶紫(CV)和孔雀石綠(MG)這兩種禁用魚類藥物的檢測能夠達(dá)到10-7M,并且得到了良好的對數(shù)定量關(guān)系曲線。在將該基底用于實際環(huán)境中的檢測時,利用水產(chǎn)品用水作為溶劑也能達(dá)到上述檢測效果。利用銀基柔性SERS基底,在實驗用水和水產(chǎn)品用水兩種實驗環(huán)境中,對MG的檢測精度也均高達(dá)10-7M,并能夠得到理想的對數(shù)線性關(guān)系。為了進(jìn)一步拓展該基底的應(yīng)用,完成了在浸涂過MG的魚身上取樣的實驗,并且實驗結(jié)果符合得到的對數(shù)線性關(guān)系,這有利于進(jìn)一步拓展銀基柔性SERS基底在實際環(huán)境中的實用性應(yīng)用。
【圖文】：

拉曼散射即是一種非彈性散射［１，２］，是由印度的物理學(xué)家拉曼在１９２８年發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)逡逑象，描述的就是一束單色光波在物質(zhì)的表面被散射，致使其頻率產(chǎn)生一定程度變化的逡逑現(xiàn)象，這種現(xiàn)象也被稱為拉曼效應(yīng)，如圖１－１所示。物質(zhì)發(fā)生拉曼散射產(chǎn)生的圖譜就逡逑是拉曼光譜。逡逑ＲＳ逡逑ｊ邋ｉ逡逑｜｜逡逑ｈｖＬ逡逑ｈｖＬ邋ｈｖ％邐ｈｖ？逡逑＿邋＿＿＿邋＿＿＿＿邐＿＿逡逑邐邐邋Ｉ邋ｈｖＭ逡逑Ｐｍ邋ＯＣ邋ａ邋Ｒ＾Ｉｌ逡逑圖１－１拉曼散射的原理逡逑拉曼散射發(fā)生的具體過程為：當(dāng)一束特定頻率的激光入射到某些物質(zhì)的表面時，逡逑光子會和物質(zhì)中的分子發(fā)生相互作用（光子從分子中得到能量，或者向分子中轉(zhuǎn)移能逡逑量［３］），導(dǎo)致光子的能量增加或減少，使激光的頻率增大或減小，從而產(chǎn)生和入射光頻逡逑率有區(qū)別的散射光，這個激光頻率發(fā)生變

觀結(jié)構(gòu)的金屬表面時，由于表面等離激元和光子的耦合，光譜效應(yīng)會受到很大程度的逡逑影響［５，６］。在ＳＥＲＳ效應(yīng)中，由光場和表面等離激元耦合產(chǎn)生的共振，能夠極大地增強(qiáng)逡逑分子的拉曼散射信號［７＿１５］，從而得到ＳＥＲＳ光譜，如圖１－２所示�；冢樱牛遥庸庾V，物逡逑質(zhì)的拉曼信號一般能增強(qiáng)１0６以上的量級，克服了拉曼信號非常微弱的缺點，拓展了逡逑它的應(yīng)用潛能。逡逑１．２．邋２表面增強(qiáng)拉曼光譜的特點逡逑ＳＥＲＳ光譜是物質(zhì)的拉曼信號經(jīng)過增強(qiáng)基底的增強(qiáng)以后得到的光譜，可以用來檢逡逑測濃度較低的物質(zhì)。在獲得ＳＥＲＳ光譜的過程中，ＳＥＲＳ增強(qiáng)基底是必不可少的條件。逡逑ＳＥＲＳ基底一般是由Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ等貴金屬制備而成的，并且其表面通常需要具備粗逡逑糙的微納米結(jié)構(gòu)［１６＿２（）］。當(dāng)一束激光照射到基底表面的時候，由于等離子體共振作用，逡逑會在基底微觀結(jié)構(gòu)的間隔、邊緣、尖端等處形成許多的熱點。這些熱點所在的區(qū)域，，逡逑就是能夠發(fā)生較強(qiáng)ＳＥＲＳ的區(qū)域。這些熱點的形成，和基底的粗糙微觀結(jié)構(gòu)具有密切逡逑的聯(lián)系
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O657.37;TS254.7

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本文編號：2709181