1 安徽理工大学材料科学与工程学院, 安徽 淮南 232001
2 哈尔滨工业大学化工与化学学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
工业染料的大规模生产和广泛应用给地球生态带来了相当大的影响, 对水环境污染非常严重, 而传统色谱和光谱工具难以检测到微弱的光谱和化学信息, 因此开发便携快速的检测技术至关重要。 表面增强拉曼光谱（SERS）是一种与纳米技术相结合的新型分析技术, 可以实现单分子量级化学物质的检测, 但潜力容易受到SERS 基底的增强能力、 稳定性等普适性问题限制。 研究提出了一种简单而通用的策略, 制备了一种基于疏水性有机半导体双(二氰基亚甲基)-封端-二噻吩并［2,3-d; 2’,3’-d］苯并［2,1-b; 3,4-b’］-二噻吩（4CN-DTmBDT）薄膜为衬底的新型SERS复合基底。 首先通过旋涂法制备有机半导体衬底, 该π共轭有机半导体具有分子结构可控、 生物相容性、 光电特性可微调、 成膜形态参数可控等优势, 衬底表面具有疏水性使纳米银粒子（AgNPs）在其表面形成紧密咖啡环, 制备有机半导体-纳米银SERS复合基底, 探究基底拉曼信号的增强效果。 同时提出了一种该有机半导体与纳米银粒子的协同增强机制, 并对增强能力与增强机理进行了相关研究。 结果表明, 紧密咖啡环的形成减小了银纳米颗粒之间的空间, 检测时通过浓缩分析物, 从而增强了热点效应。 对以有机染料为探针分子罗丹明6G（R6G）的检测限低至1×10-8 mol·L-1, SERS增强因子（EF）达1.30×106, 对于疏水性更优异的PDMS与纳米银粒子复合基底检测限为1×10-5 mol·L-1, 说明单独的纳米银粒子对R6G探针信号增强能力有限, 同时证明研究采用的有机半导体与银纳米粒子之间通过协同效应进一步显著提升基底拉曼信号, 而且灵敏度高、 重复性好。 该SERS复合基底对1×10-4和1×10-8 mol·L-1 R6G染料检测的相对标准偏差（RSD）分别为8.3%和4.7%。 实验表明该有机半导体-纳米银复合基底在废水中染料痕量分析领域具有良好的应用潜力。
表面增强拉曼光谱 有机半导体-纳米银复合基底 咖啡环 协同增强机制 有机染料 Surface enhanced Raman spectroscopy Organic semiconductor-nano silver composite substr Coffee ring Cooperative enhancement mechanism Organic dye 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2158
工业的发展导致大量染料被排放到水体中, 对水环境造成严重污染, 危害整个生态系统, 因此开发便携快速的检测技术至关重要。 表面增强拉曼光谱技术具有单分子水平检测灵敏度高、 检测周期短、 分子指纹特异性等优点, 在水体有机染料检测领域的应用受到广泛关注, 但是该技术依赖于高增强能力和高信号重现性的可靠底物, 而底物的合成大多使用有毒有害原料, 会带来潜在的环境风险。 无毒化学品、 对环境无污染的溶剂和可再生材料的利用是绿色合成策略中值得重点考虑的因素。 采用水热法绿色合成纳米银并用于表面增强拉曼技术, 检测水体中的有机染料。 首先采用了一种简单、 快速、 绿色合成的方法, 以海藻酸钠为还原剂和稳定剂, 水为反应介质, 通过水热还原硝酸银实现了纳米银水溶胶的制备, 得到本实验的可靠底物。 用紫外-可见分光光度法和透射电子显微镜分析了纳米银的结构和表面形貌, 结果表明, 制得的纳米银水溶胶粒径较大, 分布较宽, 分散良好且呈球形, 颗粒平均直径为46 nm。 将三种染料(亚甲基蓝、 罗丹明B和碱性品红)配置成不同浓度梯度的溶液, 然后与制备好的银胶混合用于表面增强拉曼检测。 检测染料溶液的拉曼光谱, 查阅文献分配指认特征峰; 染料纯溶液在1×10-3 mol·L-1浓度时能检测出拉曼特征峰, 但在1×10-4 mol·L-1及更低浓度时已无特征峰; 检测银胶的拉曼光谱, 其并没有拉曼光谱峰, 表明银胶对混合液的拉曼光谱并没有背景影响; 银胶混合液的拉曼光谱特征峰位在低浓度梯度仍比较明显。 结果表明, 通过该方法绿色合成的纳米银对三种染料均有较好的拉曼增强作用, 灵敏度能达到10-6 mol·L-1。 随着人们对环境保护的重视, 以绿色方法合成的纳米银作为可靠基底的表面增强拉曼技术将在染料废水检测领域具有更广阔的应用前景。
染料 表面增强拉曼光谱 绿色化学 海藻酸钠 纳米银 Dye Surface enhanced Raman spectroscopy Green chemistry Sodium alginate Nano-silver 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3722
