碳纳米管-3维金纳米结构复合材料在SERS传感器上的应用文献综述

 2023-06-06 10:06

文献综述

表面增强拉曼散射(SERS)的出现极大增强了散射光强度,使激光拉曼光谱分析的信噪比大大提高。

SERS 的原理分为两种增强机制,分别是物理增强机制和化学增强机制。

相较于普通的光谱技术,例如红外光谱、荧光光谱,SERS拥有高灵敏度、样本操作简单、响应迅速等优势,可实现原位分析物的痕量检测,化合物在界面的吸附态和变化的有效分析,但 SERS 存在两个极具挑战的普适性问题: 一是等离激元的普适性,只有像 Au、Ag、Cu 等自由电子类金属纳米结构展现出可观的 SERS 增强因子。

值得注意的是,虽然 Ag 类等离激元在 SERS 增强效果上最好,但稳定性却远远不如 Au,未封装的情况下极易被氧化,且可能与待测分子或环境化学物质发生反应,严重影响 SERS 的稳定性。

二是激元表面形貌的普适性,只有带有粗糙度或特定纳米结构的金属表面能得到高的 SERS 活性。

在实际的 SERS 环境下,单纯的金属胶体显然不能满足条件,通常将特定的贵金属纳米结构附着到固体衬底上来作为 SERS 的基底。

为了应对多样性的实用要求,获得易于后期加工的柔性可延展 SERS 传感器,例如Al2O3[1,2],铝箔[3],滤纸[4],PDMS 薄膜[5]和碳材料[6-8]这些柔性的材料作为基材更具吸引力。

在上述的柔性衬底中,由碳纳米管形成的组件(纤维、薄膜和阵列)特别受关注,因为它们具有高度的柔性[9],机械性强[10],并且化学性质稳定[11]。

此外,CNT 网络的纳米多孔结构提供了有利于分子吸附的大表面积,因此有助于产生强烈的 SERS热点[12]。

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