纳米银溶胶和微腔型光纤SERS基底的制备及其性能比较

通过化学法制备了纳米银溶胶基底和微腔型光纤表面增强拉曼散射(SERS)基底,其中光纤SERS基底的微腔结构是通过氢氟酸(H F)腐蚀得到的.实验采用湿法检测,首先将纳米银溶胶基底与罗丹明6G(R6 G)混合,找到增强效果最强时的裸光纤微腔结构,在此结构的基础上采用溶胶自组装法制备银纳米颗粒包覆的光纤SERS基底,通过控制自组装时间制备不同光纤SERS基底(Ag/光纤-x,其中x为自组装时间,分别为10,20,30,40,50和60 min).以10-3 mol·L-1的R6G为探针分子,对Ag/光纤-x基底进行初筛,得到增强效果最强的Ag/光纤-30基底.通过检测不同浓度的R6G溶液,对纳米银溶胶基底和Ag/光纤-30基底的SERS性能进行研究.实验结果表明,在相同的实验条件下,纳米银溶胶基底和Ag/光纤-30基底对R6G的检测限(LOD)分别为10-6和10-9 mol·L-1;在1362 cm-1拉曼位移处对两种基底的拉曼强度和浓度进行对数转换拟合,Ag/光纤-30基底的拟合优度R2达0.9753,远高于纳米银溶胶基底;拉曼信号的再现性检测结果表明,两种基底在各个特征峰处的RSD值均在合理范围内,但Ag/光纤-30基底的RSD值范围更小,范围最大值仅为10.94％;两种基底的稳定性测试结果表明,纳米银溶胶基底35 d后,在1362 cm-1位置处的综合拉曼强度下降了45.90％,而Ag/光纤-30基底35 d后,综合拉曼强度仅下降了17.58％,说明Ag/光纤-30基底具有长期稳定性.同时,对两种基底增强因子(REF)进行计算,对浓度为10-6 mol·L-1的R6G溶液,纳米银溶胶基底和Ag/光纤-30基底的REF数值分别为3.49×106和2.14×107,说明对于同一浓度的R6G溶液,Ag/光纤-30基底具有更强的增强效果,且比纳米银溶胶基底高出一个数量级.通过对比两种基底的SERS性能,表明Ag/光纤-30基底具有更高的灵敏度、更好的再现性以及长期稳定性.因此,基于银纳米颗粒包覆的光纤SERS基底在农残化学分析、生物医学检测等痕量检测方面有潜在的应用价值.