TiO_2/Ag复合结构制备及SERS性能的研究

以二维胶体阵列为模板,利用磁控溅射方法制备了一种TiO_2-Ag复合结构材料阵列作为SERS活性基底.以4-PATP作为探针分子,基底的SERS信号强度随TiO_2和Ag比例的不同呈明显的不同,当TiO_2的溅射功率为50 W,溅射时间为30 min且银层厚度为10 nm时,SERS增强效果最好.这主要是源于金属与半导体的协同作用,在球形表面形成了TiO_2-Ag复合材料薄膜,增加了SERS热点.所制备的SERS基底阵列有序度高,具有良好的周期性,制备工艺简单,在SERS应用方面具有潜在的应用价值.     

Ag/TiO_2复合SERS衬底的制备及其在食品检测中的应用

本研究通过研究分析SERS衬底材料合成方法,制备Ag/TiO_2复合衬底。用材料对食品检测中几种常见有机污染物:孔雀石绿、罗丹明B(玫瑰红)、福美双(四甲基秋兰姆二硫化物)不同浓度的标准物溶液(浓度范围10~(-3) mol/L～10~(-10) mol/L)做SERS测试,详细分析讨论其增强性能和效果。同时尝试用衬底测试实际食品样品,简化常见的食品有机污染物测试方法。实验结果表明,本研究成功设计Ag/TiO_2复合SERS衬底材料合成方法,获得SERS性能良好的复合衬底。制备方法简便,测试方案简单易行,实验具有一定的实际应用价值。     

Ag/KCl/六氢吡啶体系的喇曼表面增强效应

本文研究了Ag/KCl/六氢吡啶体系的表面增强喇曼散射(SERS)。结果表明,在此体系中,SERS效应明显,增强因子约为10~5～10~6。对SERS谱作了辨认,并测定了电极电位对表面喇曼散射强度的影响。根据形成混合配体络合物的规律,初步探讨了本体系中产生SERS电位效应的可能原因。     

吸附在TiO_2(110)表面的Au_(n-1)Ag(n=1-5)团簇的第一性原理研究

采用第一性原理对Au_(n-1)Ag(n=1-5)团簇所有异构体吸附在TiO_2(110)表面的负载构型进行了结构优化,并分析了负载团簇的最稳定结构的电子性质.研究结果表明:在较稳定的吸附构型中,团簇都与TiO_2表面的两配位的氧(O_(2c))相连接.将不稳定的Au3Ag异构体负载在TiO_2表面后稳定性明显提高.能量分析表明,负载的Au_3Ag为最稳定体系.根据bader电荷和DOS分析,吸附Au_(n-1)Ag(n=1-5)团簇后,有电子从金属团簇转移到吸附基底上.Au_(n-1)Ag(n=4,5)团簇吸附后的TiO_2(110)表面不再具有半导体性质.Au Ag和Au_2Ag团簇与TiO_2表面的作用较弱,它们与TiO_2表面之间的电荷转移较少.     

表面增强Raman光谱研究血清白蛋白与Ag纳米粒子的界面作用

生物大分子与银纳米粒子之间的界面作用令人倍感兴趣.表面增强拉曼散射(Surfac enhanced Raman Scattering,SERS)技术[1],为解界面问题提供了有力的研究手段.本文以银纳米粒子作为SERS的活化基体[2],采用表面增强Raman光谱研究血清白蛋白与Ag纳米粒子的界面作用.     

表面增强拉曼光谱法对食源性致病菌的鉴别

表面增强拉曼光谱(SERS)以其简单、快速、高灵敏度等优点在食源性致病菌检测应用领域备受关注．本文基于SERS的指纹光谱优势，结合数学统计方法，实现了对食品中3种常见致病菌(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、粪肠球菌)的鉴别分析．研究中考察了SERS基底与细菌的不同结合方式，即带负电银纳米粒子直接与细菌混合吸附(Ag NPs--细菌)、带正电银纳米粒子直接与细菌混合吸附(Ag NPs⁺-细菌)、在细菌表面原位生长银纳米粒子(细菌@AgNPs)，以及分散溶剂对SERS光谱结果的影响．随后，基于获得的3种细菌的SERS指纹光谱，比较了多种数学统计方法的分类效果．结果表明，通过层次聚类分析、主成分分析和正交偏最小二乘判别分析法，均能对3种食源性致病菌进行区分，为利用SERS技术鉴别食源性致病菌提供了技术借鉴．     

半核壳PS@Ag/Fe/Ag阵列的制备与SERS性能研究

表面增强拉曼散射(SERS)光谱已广泛应用在生命科学、化学、医学等诸多领域.设计了一种二维有序的半核壳SERS活性基底.利用自组装技术制备聚苯乙烯(PS)球核,通过磁控溅射系统在其表面包覆Ag/Fe/Ag三层壳,改变Fe的溅射时间,制成不同厚度铁磁性层的半核壳PS@Ag/Fe/Ag阵列.采用532 nm激发波长,选择对巯基苯胺作为探针分子研究SERS基底的活性,其增强因子可达到10~7.SERS的增强主要来源于物理增强(即电磁场增强),实现基底的高灵敏度检测和重现性.铁磁性层的引入对PS@Ag/Fe/Ag阵列的SERS增强具有较好的调控作用.     

(TA)_5T结构TiO_2/Ag组装薄膜的制备及其性能

采用磁控溅射法制备了不同Ag含量的(TA)_5T结构的TiO_2/Ag组装薄膜,并研究了薄膜的结构及其性能.利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)仪分析了薄膜的物相结构,扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察了薄膜的表面形貌,用紫外可见分光光度计(ultraviolet-visible spectrophotometry,UV-VIS)研究了薄膜的吸收光谱,采用Keithley 2400测试了薄膜的I-V曲线,计算了薄膜的电阻率.结果表明:在N2气氛中500?C退火60 min,制备得到的(TA)5T结构TiO_2/Ag组装薄膜中的TiO_2呈锐钛矿相,并且随着Ag含量的增加,TiO_2晶粒变大;分布在组装薄膜表面的Ag纳米颗粒形状不规则、大小不统一且分布不均匀;与纯TiO_2薄膜对比,(TA)5T组装薄膜的吸收边蓝移,出现了表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)吸收峰,且其电阻率随着Ag含量的增加而减小,并可通过调节Ag层厚度来调控Ag含量,从而调控等离子体共振峰的峰位.     

绿色合成银修饰TiO_2中空球及其可见光催化性能

采用绿色非模板法一步溶剂热合成高结晶度的介尺度TiO_2中空球;将介孔结构、光利用和传质过程有机结合,以提高锐钛型TiO_2的光催化性能,并通过时间分辨研究其生长机理,以罗丹明-B等染料为探针分子研究催化剂的光催化性能,TiO_2表面负载Ag以改善TiO_2光吸收性能。结果表明:实验合成TiO_2中空球,形成过程遵循Ostwald机理;TiO_2表面负载Ag增强可见光吸收,提高光生电子和空穴的分离效率,Ag修饰TiO_2中空球可见光催化效率是未修饰样品的17倍。     

半导体表面吸附分子的表面增强喇曼散射

本文介绍了半导体材料表面吸附分子的表面增强喇曼散射(SERS)研究工作.至今,人们主要在二类半导体材料表面进行了SERS 实验:一类是半导体材料表面吸附分子的SERS 实验;另一类是被银修饰了的(silver-modified)半导体材料表面吸附分子的SERS 实验.文章还简单介绍了对半导体材料表面SERS效应所作的理论解释.最后对半导体材料表面SERS 研究的发展和应用前景作了展望.     

电场协助对Ag/TiO2光催化降解效率的影响

在三维立体光电催化反应器中,以Ag／TiO2为光催化剂,网状钛板为电极,对苯酚和甲基橙进行光／电／贵金属协同催化降解,研究电场协助对Ag／TiO2光催化降解效率的影响。考察了阳极偏压大小、电解质种类、pH值对Ag／TiO2光电催化反应的影响;采用紫外-可见全反射光谱（ERS）、紫外-可见漫反射光谱（DRS）和傅利叶变换红外光谱（FFIR）,对Ag／TiO2光催化剂的能阈结构、光谱特征、表面结构等进行表征。结果表明,外加适宜的阳极偏压（苯酚10V和20V,甲基橙10V和大于25V）可显著提高Ag／TiO2光催化降解效率;电解质NaCl的加入可提高Ag／TiO2光电催化反应速率;适宜的光电催化反应酸度值为pH7．0（未加电场时为pH5．5）。     

膨润土负载N/Ag共掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化降解性能

采用溶胶-凝胶的方法,以硝酸银、钛酸四丁酯和尿素为主要实验原料,制备了膨润土负载N/Ag共掺杂半导体TiO2光催化剂.通过X射线衍射仪XRD、X射线光电子能谱XPS、扫描电镜SEM、透射电子显微镜TEM及能量弥散X射线谱图EDS对样品的晶相、掺杂成分进行测试和表征,并在可见光下进行亚甲基蓝溶液的降解实验.结果表明,氮元素以化学键形式存在TiO_2晶格中,Ag元素则以纳米粒子单分散状态存在,催化剂的比表面积达到49.3m~2/g,在用量为2.0g/L、光照时间为50min、400℃焙烧所得催化剂对15mg/L亚甲基蓝的降解效果最好,降解率可达到99.2%.     

亚微米级无机抗菌剂的有机湿法改性

采用硬脂酸与钛酸酯偶联剂联用对超细亚微米级载银TiO2进行了表面改性，使表面由亲水性变为亲油性，并探讨了改性前后的表面结构。用IR、TEM等多种手段表征其改性效果，用X射线荧光光谱测定了改性对银离子含量的影响。结果发现硬脂酸和钛酸酯成功包覆在粉体表面，包覆量可达0.92%，使粉体表面性质由亲水变为亲油；但用振荡烧瓶法测定改性前后抗菌剂对大肠杆菌的抗菌率，仍然达到99.7%。     

SERS光谱和分子力学研究银表面青蒿素的吸附状态

通过不同电位下,SERS光谱各谱峰相对强度的变化以及分子力学对青蒿素结构的计算和分子图形模拟对青蒿素在银表面上的吸附状态进行研究。     

水杨酸表面增强喇曼散射

通过对不同浓度溶液中吸附在银镜表面上的水场酸分子的表面增强喇曼散射(SERS)强度的测量,用 SERS 技术研究了水杨酸在银表面的吸附等温特性.所得结果表明,SERS 技术为研究分子在固休表面的吸附过程及特性提供了一种高灵敏度的、分子级水平的新手段.     

单晶硅表面键合菁染料的表面增强拉曼散射

用表面增强拉曼散射技术研究单晶硅表面键合光敏染料，可获得信噪比强的ＳＥＲＳ图。因染料分子中含有孤对电子的氮原子和起增强作用的银离子相互作用，使Ａｇ＋成为连结染料分子间的锁，增加染料分子极化率，使拉曼散射截面积增大，从而起到增强效果的作用。     

非水电化学体系SERS效应研究

本研究了0.10M六氢吡啶/0.10MLiCl/甲醇/Ag电极体系的SERS谱。并与水体系六氢吡啶的SERS谱进行了比较，探讨了它们之间的关系。     

高拉曼增强银纳米帽阵列活性基底的模板法制备及其性能

介绍了一种大面积高度有序、结构可控、信号增强显著、信号均一稳定、制备简单的拉曼增强活性基底的制备方法. 以超薄氧化铝(ultra-thin alumina mask, UTAM) 作为模板,通过热蒸发在UTAM 表面沉积一定厚度的银薄膜, 将银薄膜翻转制得大面积结构有序、参数可调的银纳米帽阵列. 采用罗丹明6G (Rhodamine 6G, R6G)为探针分子测试不同模板参数下制备的基底的拉曼活性. 结果表明: 该结构作为表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS) 衬底, 拉曼增强效果非常显著, 拉曼增强因子最高可达10⁹, 约是相同厚度的银薄膜SERS 强度的16.4 倍, 而且信号均一稳定, 基底参数对表面拉曼增强效果可调控. 该制备方法操作简单, 成本低, 易于批量生产, 不同批次间可重复性高, 可用于化学物质和生物分子的痕量分析.     

SERS mechanism of nickel electrode

Based on the theoretical model for the twodimensional arrays, the dependence of the surface-enhanced Raman scattering (SERS) effect of nickel electrode, especially the ordered two-dimensional nanowires, on the incident photon energy in the range of 0.6–4.0 eV are analyzed, and most of the works are focused on the effect of the shape of nano-particles. The theoretical analysis shows that nickel can exhibit weak surface-enhanced Raman scattering effect when the surface is roughened properly, and the enhancement factor is about 10²–10⁴. Compared to the typical highly SERS-active Ag substrate, the SERS of nickel does not show the character of surface plasma resonance of the metal. The calculated result shows that the lightning-rod effect contributes the most to the SERS of Ni nanowires in the EM mechanism. The theoretical prediction is in good agreement with the experimental result qualitatively and may be instructive to finding a new method to fabricate the SERS-active transition-metal substrate.     

Reactive incorporation of Ag into porous TiO_2 coating and its influence on its microstructure,in vitro antibacterial efficacy and cytocompatibility

Ag-doped TiO_2 coatings were successfully fabricated on Ti using plasma electrolytic oxidation(PEO) in the electrolytes containing Ag or Ag_2O nanoparticles(NPs). The results showed that the different Ag sources resulted in significant variations of morphology, composition and chemical state. The thermal decomposition of Ag_2O during PEO process contributed to the formation of Ag NPs, which might reactively incorporate into TiO_2, leading to the presence of a Ca, P-rich amorphous layer between entrapped Ag NPs and the peripheral TiO_2. By contrast,Ag specie tends to be present as micro-sized clusters consisting of metallic Ag NPs in the PEO coating fabricated via Ag NPs addition. The different microstructures inevitably affected the Ag ionic release behaviour and thus antibacterial capabilities and cytocompatibilities. It is indicated that the application of Ag_2O NPs as Ag source is promising to fabricate Ag-doped PEO coating with both long-term antibacterial activity and acceptable cytocompatibility.