论文总字数：17385字

摘 要

表面增强拉曼技术是一种表面敏感技术，其作为一种无损探测技术，逐渐成为诸多研究领域的得力助手，如：化学、物理、医学、考古、探矿、质检、环保、刑侦等部门。通过增强吸附在贵金属表面或纳米结构的拉曼散射，增强因子甚至可高达10¹¹至10¹²，这就使得对于单分子的检测成为可能。

SERS基底的制备一直是SERS技术研究的及其重要的方面，这是因为虽然SERS测试结果由物质的结构所确定，但探测极限及其探测的灵敏性是由基底所决定。若以贵金属作为SERS活性基底，其增强因子可达倍，但用贵金属作基底也存在一些缺点。由于宏观量子隧道效应、表面效应、小尺寸效应等特点存在于纳米材料之中，半导体纳米材料具有传感、光学、电磁、等发面有诸多特性，尤其是TiO₂，它是一种宽带隙半导体纳米材料，因为它耐酸碱的性质、抗腐蚀的性质、结构的稳定性、化学的稳定性，对于人体也没有毒性，使得它在传感器领域内得到了很多的注意。此外，TiO₂作为电子转移的媒介，从而进行可进行但载改性，电子在可见光的照射下受到激发，这就使得贵金属与TiO₂间电子转移提供了可能。由此可以实现媒介传递的作用。

关键词：基底 TiO₂ 纳米粒子 表面增强拉曼

The research of TiO₂ nanoparticles act as SERS substrate

Abstract

SERS is a surface-sensitive and Non-destructive detection technology.Thus it has became a excellent assistant in many fields.Chemistry,physics,medicine,archaeology, prospecting,quality control,environmental protection,criminal investigation,for example.The enhancement factor can even be as much as 10¹⁰ to 10¹¹,which means the technique may detect single molecules.

The preparation of SERS substrates has been an important aspect of the SERS technology research,Although SERS test results are determined by the structure of matter,but the limits and sensitivity of detection are decided by the substrate.When SERS active substrates are made up of noble metal,the digital of enhancement factor can be 10⁶,but there is still some disadvantages for that.Nanomaterials possesses many virtues,such as quantum size effect and so on,surface effect,Small size effect and so on.It also does well in Sensing, optical, electromagnetic,especially the TiO₂.It is a wide bandgap semiconductor nanomaterials,Because of its cid and alkali resistance,corrosion-resistant,structure stability,chemical stability,non-toxic to humans,So it gets a lot of attention in the sensor field.Moreover,TiO₂ is a media of electron transfer,which means it can change the property of carry.

In the excitation of visible light exposure,the electron can transfer from the noble metal to TiO₂ structure, which means it may realize the role of the media transfer.

Key words: substrate TiO₂ nanoparticles SERS

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 综述 1

1.1 课题背景 1

1.1.1 SERS 1

1.1.2 SERS机理 2

1.2 SERS基底 3

1.2.1 金属基底 3

1.2.2 非金属基底 3

1.2.3 TiO₂纳米粒子基底 4

1.2.3.1钛基晶须 5

1.2.3.2纳米管 6

1.3 亚甲基蓝 6

1.4 TiO₂本文研究思路 7

第二章 材料的制备与表征 8

2.1 钛基晶须、纳米管的制备 8

2.1.1 实验试剂及仪器 8

2.1.2实验流程 8

2.1.2.1钛基晶须的制备 8

2.1.2.2纳米管的制备 9

2.2钛基晶须、纳米管的SEM表征及其结果 9

2.2.1 钛基晶须、纳米管的SEM表征 9

2.2.2钛基晶须、纳米管SEM样品的制备 10

2.2.3钛基晶须、纳米管的SEM表征结果 10

2.3钛基晶须、纳米管的XRD表征及其结果 12

2.3.1钛基晶须、纳米管的XDR表征 12

2.3.2钛基晶须、纳米管的XDR样品制备 12

2.3.3钛基晶须、纳米管的XDR表征结果 13

2.4钛基晶须、纳米管Raman表征及其结果 14

2.4.1钛基晶须、纳米管的Raman表征 14

2.4.2钛基晶须、纳米管的Raman样品制备 14

2.4.3钛基晶须、纳米管的Raman表征结果 15

第三章 SERS性能测试 16

3.1 钛基晶须、纳米管及亚甲基蓝的Raman检测及结果 16

第四章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致 谢 24

第一章 综述

1.1 课题背景

1.1.1 SERS

在现今的社会状况下，人们的生活面对着如环境污染、食品卫生、公共安全等诸多方面的问题。在这些问题的处理中，人们亟需有效的检测手段，而表面增强拉曼技术的出现给这些分析和研究带来了极大方便。

六十年代，当激光成为拉曼光谱仪的激光光源后，拉曼光谱技术从此突破了瓶颈。1974年，由英国化学家Fleischmann等人在吸附在粗糙银电极上的吡啶上首次观察到增强的拉曼信号。表面科学和痕量分析中Raman光谱存在的低灵敏度的现象在SERS效应出现后得到了有效的解决。SERS技术也以此为契机，得到了极大的发展。

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