二文结构SiO2-ZnO-Ag薄膜的制备及光学性能研究
摘要：我们通过表面增强拉曼散射（SERS）这一机理研发出了一种高性能的分析探索工具。这一工具不仅在环境科学领域有所应用，在生物医学、纳米材料以及传感器领域均被广泛应用。本文中就表面增强拉曼散射的机理及研究背景作简要阐述，并深入分析了SERS基底的制作方法，重点介绍了金属纳米粒子的自组装法。多年来，贵金属像金、银、铜纳米结构被用作传统的SERS基底，由于电磁增强所引起的金属表面等离子共振的机制。最近，人们发现许多半导体材料，如TiO2，Fe2O3，ZnO同样具有SERS效应。特别是ZnO，本文来自辣)文,论(文'网，毕业论文 www.751com.cn 加7位QQ324_9114找源文作为一种重要的半导体材料，具有高的化学稳定性，具有宽的直接带隙3.37eV和60meV的电子伏特差距。因此，ZnO因其潜在的作为SERS基底的作用受到了极大关注。本实验采用在SiO2基底上构建ZnO纳米棒阵列[1]，然后通过自组装方法，使阵列功能化，并附上Ag纳米粒子。实验借助SEM和XRD等技术对该基底的形貌与结构进行了表征。首先对不同银含量及烧制时间的基底进行分析对比，另一方面分析了不同条件的基底对不同浓度的探针分子的拉曼增强效应。这项研究所制备的纳米材料展现出对环保和经济的有机污染物检测的潜在应用前景。
关键词：表面增强拉曼散射；基底；SiO2；ZnO；Ag；自组装
目录
1 绪论 1
1.1 表面增强拉曼散射的简介 1
1.1.1 拉曼散射 1
1.1.2拉曼散射光谱 1
1.1.3表面增强拉曼散射 2
1.2 表面增强拉曼散射基底的制备方法 2
1.2.1 金属钠米溶胶法 2
1.2.2 纳米光刻法 2
1.2.3 模板法 4
1.2.4金属纳米粒子的自组装法 4
1.3 自组装法简介 4
1.3.1 LB膜技术 5
1.3.2 层层自组装技术 5
1.3.3 液液界面自组装 5
1.3.4 溶剂蒸发诱导自组装 6
1.4 ZnO薄膜的介绍 6
1.4.1 ZnO的简介 6
1.4.2 ZnO薄膜的制备方法 7
1.5 表面增强拉曼散射的应用 10
1.5.1 SERS在环境监测中的应用 10
1.5.2 SERS在生物医学上的应用 11
1.5.3 SERS在食品检测中的应用 11
1.6 本课题主要研究内容 12
1.6.1 课题的研究目的及意义 12
1.6.2 实验方案 12
2 实验部分 13
2.1 实验药品及主要仪器 13
2.1.1 实验原料 13
2.1.2 实验主要仪器及原理 14
2.2 实验操作 15
2.2.1 SiO2胶体球-ITO的制备 15
2.2.2 ZnO晶种的制备 17
2.2.3水热法制备ZnO薄膜 17
2.2.4 ZnO薄膜负载Ag 17
2.3 SERS基底、R6G乙醇溶液的制备及SERS测试实验 17
3 结果与讨论 20
3.1 ZnO薄膜及不同浓度Ag负载ZnO薄膜的SEM分析 20
3.1.1 单层SiO2的扫描电镜图分析 20
3.1.2 SiO2-ZnO的扫描电镜图分析 21
3.1.3 不同烧制时间的SiO2-ZnO扫描电镜图分析 21
3.1.4 不同烧制时间及不同AgNO3浓度的SiO2-ZnO-Ag扫描电镜图分析 23
3.2 XRD图谱分析 26
3.2.1 不同烧制时间的SiO2-ZnO薄膜的XRD图谱分析 26
3.2.2 不同烧制时间及不同浓度Ag负载ZnO薄膜的XRD图谱分析 28
3.4 不同烧制时间及不同浓度Ag负载ZnO薄膜的SERS图谱分析 29
3.4.1 ZnO薄膜的SERS图谱分析 29
3.4.2 SiO2-ZnO-Ag-2h不同Ag浓度的SERS图谱分析 30
3.4.3 SiO2-ZnO-Ag-4h不同Ag浓度的SERS图谱分析 31
3.4.4 SiO2-ZnO-Ag-8h／16h的SERS图谱分析 33
3.4.5 SiO2-ZnO-Ag-24h不同Ag浓度的SERS图谱分析 34
4 结论 36
致谢 37
参考文献 38,2987
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