论文部分内容阅读
持久性有机污染物（简称POPs）的毒性非常高，在环境中不易降解并可长距离迁移，严重威胁和危害人类健康和生态环境。表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术具有速度快、灵敏度高、指纹识别等优点，在痕量POPs的快速检测方面具有广泛的应用前景。本文以实现快速检测多氯联苯（PCBs，POPs中的一类）为目标牵引，从增强衬底的SERS活性和对PCBs的有效吸附两个方面入手，制备了以贵金属银纳米结构为基的多种不同SERS衬底，为用SERS技术快速检测痕量POPs提供了科学依据，奠定了核心材料基础。 本论文的主要研究内容和创新点如下: (1)将溅射法与电沉积方法相结合，构筑了对浓度低至10-5 M PCB-3分子有较好SERS敏感性的海胆状Ag和Ag/Au纳米点二维阵列。首先，以多孔氧化铝为模板，借助溅射法制备了大面积规则排列且间隙小于10nm的Ag纳米点二维阵列。进而，分别采用溅射法和电化学沉积法在其表面组装Au、Ag纳米颗粒，形成海胆状Ag/Au复合纳米点阵列和海胆状Ag纳米点阵列。 (2)将半导体的化学增强与贵金属的物理增强相结合，构筑了表面修饰Ag/Au纳米颗粒的氧化锌纳米锥阵列SERS衬底，实现了对10-11 M PCB-77分子的快速识别。借助溅射法，在电沉积法获得的ZnO纳米柱阵列表面分别组装了Au和Ag纳米颗粒。进一步结构优化，制备了表面修饰不同维度Ag纳米颗粒的尖锥状ZnO纳米棒阵列，提高了SERS活性和信号均匀性。 (3)为了增强SERS衬底表面对非极性有机污染物的有效吸附，获得更好的敏感性，制备了ZnAl-层状双氢氧化物（ZnAl-LDH）纳米片阵列与Ag纳米颗粒、纳米片复合结构衬底。经长链烷基插层交换后的ZnAl-LDH有望有效地吸附PCBs分子;同时，借助溅射法和电化学沉积法分别在其表面组装了Ag纳米颗粒和纳米片，使该复合衬底具有高的SERS活性。