一种“卫星状”核壳材料的制备及其在SERS中的应用

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1、分类号：单位代码：10140密级：公开学号：4031531778硕士学位论文中文题目：一种“卫星状”核壳材料的制备及其在SERS中的应用英文题目：ThePreparationof‘Satellite’LikeCoreShellMaterialandItsSERSApplication论文作者：李二妮指导教师：夏立新教授专业：分析化学完成时间：二○一八年五月申请辽宁大学硕士学位论文一种“卫星状”核壳材料的制备及其在SERS中的应用ThePreparationof‘Satellite’LikeCoreShellMaterialandItsSE

2、RSApplication作者：李二妮指导教师：夏立新教授专业：分析化学答辩日期：2018年5月30日二○一八年五月·中国辽宁摘要摘要表面增强拉曼散射光谱（SERS）是一种能显著增强吸附在金属纳米粒子上的分析物拉曼信号的技术，它通过给出被分析物的振动光谱，从而提供其物质结构信息。特别是金属纳米粒子之间产生的所谓的“热点”效应贡献的SERS增强因子可达到1014可实现待测物质的单分子检测，因此受到了广大SERS科学家的关注。SERS技术凭借高灵敏度、高准确性并且能迅速得到复杂体系中痕量物质的指纹信息等优点在化学分析、食品污染物检测、生物传感

3、和环境监测等领域备受青睐。从SERS光谱产生的机理电磁场增强效应来看，制备合适的SERS基底材料创造更多的“热点”是影响SERS光谱信号的重要因素。很遗憾的是很多复合的金属纳米材料虽然制备了较多的热点使拉曼信号显著增强，但是热点的位置很难准确定位，并且重现性并未达到预期结果。使得SERS技术的应用受到局限，因此，SERS基底的性能及准确的热点定位就显得至关重要。本文针对于这个问题做了以下两方面工作：（1）在材料的设计、合成方面，首先以聚合离子液体为修饰剂制备了Ag@PILs复合材料。进而，以Ag@PILs作为内核材料，利用聚合离子液体的离

4、子交换性实现AuCl-阴离子负载，并通过后继的原位生长成功制备了具有卫星结构的核壳材料Ag@PILs@Au。通过UV-vis、XPS和FT-IR等技术手段对其形貌、结构以及表面性质进行了系统的表征。研究结果表明聚合离子液体不仅是形成这种独特卫星结构组装的体重要桥连组份，而且还对复合材料整体的表面性质调控具有重要的作用。利用聚合离子液体的阴离子交换性，通过对其阴离子种类的调节可以有利的实现Ag@PILs和Ag@PILs@Au亲疏水性的调控。（2）在复合材料的拉曼光谱应用方面，探讨了Ag@PILs以及Ag@PILs@Au等两种复合材料的SER

5、S光谱的应用特点。首先利用修饰聚合离子液体作为内源性的拉曼探针表达两种SERS基底的光谱特性。研究表明，由于聚合离子液体位于内核的银纳米粒子以及壳层的金纳米粒子之间的热点位置，因此相对于Ag@PILs，Ag@PILs@Au可表现出更强的SERS信号。其次，位于热点的桥连的聚合离子液体还具有离子交换性，因此可利用这种特性将具有阴离子特性的外源性的拉曼探针精准的定位于Ag@PILs@Au的热点位置，使其SERS信号相I摘要对于传统的SERS信号大幅提高。这种利用桥连聚合物实现待测物热点定位的新策略有望提高SERS光谱在分析应用中的检测性能。关

6、键词：表面增强拉曼光谱(SERS)，聚合离子液体，纳米粒子组装，卫星结构，核壳材料，热点IIAbstractABSTRACTSurfaceenhancedRamanscattering(SERS)isatechniquethatsignificantlyenhancestheramansignalofanalyteadsorbedonmetalnanoparticle.Itprovidestheanalyticalsignalsbygivingthevibrationalspectrumoftheanalytestructureinfor

7、mation.Inparticular,theSERSenhancementfactorcontributedbytheso-called‘hotspot’effectgeneratedbetweentheadjacentmetalnanoparticlescanreachasinglemoleculedetectionofatestsubstanceof1014,thusattractingtheattentionofalargenumberofSERSscientists.SERStechnologyisnowfavoredinche

8、micalanalysisoffoodcontaminantdetection,biosensing,andenvironmentalmonitoringduetoitshighsensiti