東華大學查劉生課題組在SERS基底研究方面取得系列進展

2020-12-14 儀器信息網

  自1974年,Fleischmann 等人第一次在吡啶吸附的粗糙銀電極上觀察到表面增強拉曼效應(SERS)信號。由於SERS可以使拉曼強度增大幾個數量級,提供了極高的表面檢測靈敏度,為人們刻畫了很好的應用前景,在國際上很快就掀起了SERS研究的熱潮。我國在80年代初期就有一批科學家開始了SERS的研究工作,近年來越來越多的課題組踏入這個領域,幾乎呈指數增長。

  在SERS研究領域中,定量分析一直是一個挑戰,而定量分析首要的挑戰是增強基底的均一性和可靠性。目前國內有很多課題組致力於SERS基底的研究工作,東華大學分析測試中心查劉生教授課題組近年來針對SERS分析方法中存在的結果重複性差、適用分析對象較少等問題,研究了幾種新型的SERS基底,取得了一系列進展。

  為提高Au納米棒(AuNR)作為SERS基底的分析測試結果的重複性和靈敏度,查劉生教授課題組製備了直徑和長度的相對標準偏差均小於10%、以AuNR為核和Ag為殼層的雙金屬納米棒Au@AgNR,如下圖:

圖TEM (a)AuNRs;(b)~(h) Au@AgNRs-1~ Au@AgNRs-7

  而且,該課題組以Au@AgNR為SERS基底分析水溶液中微量的對巰基苯甲酸(4 -MBA),結果發現SERS信號強度在一定範圍內隨著Au@AgNR中Ag殼層厚度的增加而增強。

圖SERS信號強度與Au@AgNR中Ag殼層厚度的關係

(a) AuNRs;(b)~(h)Au@AgNRs-1~Au@AgNRs-7

  水溶液中對巰基苯甲酸的濃度與其SERS信號強度之間有良好的線性關係,線性相關係數超過0.98。相關研究成果發表在Journal of Raman Spectroscopy期刊上(J. Raman Spectrosc. 2014, 45:431–437.)

  此外,該課題組還將粒徑在10~15nm範圍內的Ag納米粒子分別負載在溫度刺激響應性微凝膠、pH刺激響應性微凝膠和pH/溫度雙重刺激響應性微凝膠中,用這三種製得的載Ag納米粒子智能雜化微凝膠作為SERS基底,檢測水溶液中微量的對巰基苯甲酸,可通過升高檢測溫度和/或降低樣品溶液的pH值來提高SERS信號強度。相關研究成果發表在RSC Advances和Journal of Materials Chemistry C等期刊上(RSC Advances, 2013, 3:3384~3390;J. Mater. Chem. C, 2014, 2, 7326–7335.)

  合成以Au納米棒為核的、交聯聚(N-異丙基丙烯醯胺)為殼層的具有核殼結構的溫度刺激響應性雜化微凝膠,以該智能雜化微凝膠作為SERS基底,通過升高測試溫度可檢測到水溶液中微量的、難以吸附在貴金屬表面的1-萘酚的SERS信號,為環境水樣中微量酚類化合物的檢測提供了一種新的方法。相關研究成果發表在Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects期刊上(Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 2014, 452:46–50)。

  感興趣可以聯繫試用該課題組SERS基底:lszha@dhu.edu.cn。

  查劉生個人簡介

  查劉生,博士,教授,博士生導師

  1985年畢業於合肥工業大學化學工程系高分子化工專業,獲工學學士學位。

  1990年畢業於中國科技大學應用化學系分析化學專業,獲理學碩士學位。

  2003年畢業於復旦大學高分子科學系高分子化學與物理專業,獲理學博士學位。

  1995年破格晉升為副研究員。

  1998年被遴選為安徽大學「高分子化學與物理」學位點的碩士研究生導師。

  2000年晉升為教授。

  2006年被遴選為東華大學「材料科學與工程」學位點的博士研究生導師。

  2011年到美國Clemson 大學生物工程系做訪問學者。

  曾任安徽大學高分子材料研究所副所長,安徽大學現代實驗技術中心主任,安徽省材料學會副理事長,安徽省化學會理事,安徽省計量協會常務理事,安徽省計量協會檢測技術工作委員會副主任,東華大學分析測試中心主任和技術負責人。

  現任全國染料標準化技術委員會印染助劑分技術委員會顧問委員,上海市計量測試學會理事,國家級實驗室資質認定評審員,「中國無機分析化學」雜誌編委。

  主要學術業績

  主持過國家科委地方重大科技攻關項目、國家自然科學基金項目和教育部科技研究重點項目等十幾項國家級和省部級科研項目,1項成果獲省部級科技進步三等獎,在「Advanced Materials」, 「Macromolecular Rapid Communications」,「Soft Matter」等學術期刊上發表論文110多篇,其中被SCI收錄的有40多篇,獲準國家發明專利7項。目前主要研究方向:新型SERS基底;智能微/納米凝膠及其組裝形成的智能材料;高分子材料結構分析。

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