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表面增强拉曼光谱(SERS)在保有拉曼光谱优点的基础上使得拉曼散射信号得以若干数量级的增强,并在一定的程度上降低生物样本的荧光背景,而广泛地应用于生物医学领域。合适的SERS活性衬底对获得优质的拉曼增强信号至关重要。具有高灵敏度和特异性的新型活性衬底已成为SERS研究的重点方向之一。
石墨烯是由单层碳原子紧密堆积而形成的二维蜂窝状结构的碳质材料,因其优异的物理、化学、机械等性质及潜在应用价值,自2004年被发现以来,受到广大科技工作者地高度关注。近些年来,以石墨烯及其衍生物(氧化石墨烯、还原性氧化石墨烯等)为原料构建的纳米复合材料已成为人们研究的热点。人们已经通过不同的方法制备了石墨烯与金属的纳米复合材料(G/M NPs),并成功地应用于SERS。本文以色氨酸(Trp)为还原剂和稳定剂,采用原位还原的方法,一步合成氧化石墨烯/银纳米复合物(GO/Ag NPs),并以结晶紫(CV)为探针分子研究了该复合材料的SERS效应。主要内容如下:
(1) GO/Ag NPs的制备:以Trp为还原剂和稳定剂,在碱性条件下还原硝酸银,一步合成GO/Ag NPs。
(2) GO/Ag NPs的表征:以紫外吸收光谱(UV-Vis)和透射电子显微镜(TEM)对合成的复合材料进行表征和分析。
(3)溶液pH环境对合成复合物形貌的影响:由UV-Vis和TEM结果可知,在不同pH环境条件下GO表面球形银纳米粒子(Ag NPs)的生成量和粒径大小有明显的差别,说明pH环境是影响GO/Ag NPs制备的重要因素。
(4) GO/Ag NPs的SERS效应研究:分别以Trp为还原剂和稳定剂合成的Ag NPs、GO和该方法合成的GO/Ag NPs为SERS活性衬底,在CV分子中的检测中发现,GO/Ag NPs的SERS效应明显强于单独的Ag NPs或者GO。同时,该GO/Ag NPs对CV的检测极限可以达到10-10 M。