氧化钛纳米管掺氮的SERS研究文献综述
2020-06-23 20:59:43
纳米TiO2作为一种绿色功能材料,具有湿敏、气敏、介电效应、光电转化、光致变色及优越的光催化等性能,在涂料、塑料、造纸、陶瓷、传感器、介电材料和自洁材料等领域应用广泛[1]。
而TiO2纳米管阵列具有廉价、无毒、机械强度高、生物相容性好、不会产生环境问题等优点,除在光催化、锂离子电池、染料敏化太阳能电池等领域具有优异性能以外,又为生物传感、生物催化等领域开辟了新的局面[2]。
利用TiO2这些优势尤其其良好的生物相容性,使其作为与生物分子固定化的载体更具优势,这为TiO2纳米管阵列在SERS方面的研究提供了良好的操作背景[3]。
表面增强拉曼散射(SERS)作为快速而灵敏的分子和离子无损检测手段,在分析、化学和生物学领域引起了人们的广泛关注[4]。
尽管SERS测试的结果取决于物质的结构,但探测极限和灵敏性还取决于基底,然而,贵金属和碱金属如Au,Ag和Cu等金属基底的应用在很大程度上受限于其成本高,稳定性差,生物相容性差,无法重复使用等缺点[5]。
因此随着纳米材料和技术的发展,基于半导体的SERS再次引起人们的关注,一些半导体材料已被证明显示可用于拉曼增强,例如,InAs / GaAs量子点,CuTe纳米晶体,Cu2O纳米球体和TiO2纳米结构,其中半导体-分析物界面处的电荷转移在拉曼散射中起主要增强作用[6]。
而TiO2 SERS基底不仅具有生物相容性,而且对环境pH或温度变化具有更高的化学和机械稳定性,由此半导体SERS活性基底的有效利用将大大扩展SERS在许多领域的应用,如直接监测单个纳米颗粒上的界面化学反应等[7]。
半导体材料中TiO2纳米管具有形貌可控,制备工艺已经非常成熟的优点,缺点是其增强因子很低,一般只有10-100,因此采用适合的制备方法改进TiO2纳米管使其具有更好的性能是我们目前研究的重点。
目前 TiO2 纳米管的制备方法主要有模板法、水(溶剂热)法等,阳极氧化法由于操作简便,且制备出的纳米管阵列具有定向排列、有序度高等优点而备受关注[8]。
通常,阳极氧化法制备阳极氧化钛纳米管是在诸如 NH4 F 等含氟电解液中进行的。