二硫化钼协同PVDF纳米线/腔结构的SERS性能研究

作     者：衣雪菲 

作者单位：山东师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：潘杰

授予年度：2024年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：表面增强拉曼散射 表面等离激元 纳米线结构 微腔结构 

摘      要：拉曼光谱以光散射原理为基础,利用激光束照射下分子或晶体散射光的频率变化来分析材料的分子结构和化学性质。传统拉曼光谱因灵敏度和信噪比限制,在检测痕量材料或复杂环境中遇到挑战。为解决此问题,引入表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS）技术,利用纳米金属表面大幅增强分子的拉曼信号,提升了探测灵敏度和信号可靠性。SERS利用精心设计的金属纳米结构,通过局域表面等离子体共振效应,显著增强附近的电磁场强度,从而提高了痕量化合物的检测能力,拓展了在化学鉴定和生物检测等领域的应用。 半导体材料,尤其是二硫化钼（MoS）,在SERS方面具有显著优势。这种二维半导体材料具有更大的比表面积、可调的表面活性和良好的化学稳定性,有助于增强SERS效应。MoS表面的表面等离激元共振效应和电磁增强效应可有效增强分子的拉曼散射信号,提高检测灵敏度。基于这些特性,MoS有望成为SERS技术的重要组成部分,支持生物医学、环境监测和化学分析等领域的广泛应用。 为了制备更优SERS性能的基底,我们提出并设计了MoS纳米片/PVDF@Ag纳米线结构和Ag/MoS纳米花/PVDF微米碗腔结构两种SERS基底,并对上述基底进行了一系列的定量检测、计算和理论模拟。具体的研究内容如下: （一）设计了一种MoS纳米片/PVDF@Ag纳米线结构的SERS基底。首先采用静电纺丝技术制备了掺有银纳米颗粒的PVDF纳米纤维膜,随后使用一步水热法在薄膜表面生长MoS纳米片,接着对MoS纳米片/PVDF@Ag纳米线基底的形貌、压电性能等进行详细表征并详细分析了可能的作用机制。该基底的成功制备实现了更小尺寸纳米塑料的定向检测,同时有效地促进了SERS在微塑料检测方面的应用。 （二）第二项工作中我们提出了一种具有新型微纳多腔结构的SERS基底。该基底通过在PVDF微米碗腔内原位生长MoS纳米花,然后利用真空蒸发技术在基底表面沉积一层银膜,进一步形成Ag/MoS纳米花腔/PVDF微米碗腔基底。这种独特的微纳多腔结构可以提高基底对光和气体的捕获能力,从而表现出高灵敏度（EF=7.71×10～7）和出色的2-萘硫酚气体检测能力。此外,基底还实现了对食品腐败产生的关键挥发性指标的特异性检测,如腐胺和尸胺气体分子。因此,该基底可以为食品安全领域的特异性和定量检测提供一种高效、准确和可行的方法。