石墨烯/表面等离激元共振复合材料及其表面增强拉曼效应研究

本项目设想将LSPR材料与石墨烯及其衍生材料进行复合，制备石墨烯/LSPR复合材料，将石墨烯与LSPR材料在SERS增强方面的优势相结合，充分体现两种增强机制的相互作用，发展新型的SERS活性基底；引入波长自适应的原位光诱导、自组装等方法，发展新的石墨烯与LSPR材料的复合途径；探讨复合结构与复合方式，材料中各参数对石墨烯/LSPR复合材料SERS活性的影响，并对其SERS活性进行优化；评价获得的复合材料的SERS活性、稳定性、重现性以及适用范围；采用SERS光谱技术研究石墨烯材料的物理化学性质及其对外界刺激的响应特性；拓展该复合材料在化学与生物传感、太阳能电池等方面的潜在应用。本项目的开展与深入将有利于推动SERS技术的发展，为SERS技术应用与推广、石墨烯材料特性研究、发展新型复合材料等方面奠定基础，研究意义重大。

石墨烯不仅具有良好的电学、力学等性质，还具有独特的光谱活性，可有效猝灭被吸附分子的荧光信号，并通过化学增强方式获取分子的表面增强拉曼散射（SERS）信号。表面等离激元共振（LSPR）材料，例如金、银纳米粒子，是常规的SERS活性材料，主要通过物理增强方式放大拉曼信号。将石墨烯与LSPR材料结合起来，制备石墨烯/LSPR复合材料，可使石墨烯和LSPR材料在SERS增强方面的优势相结合，充分体现两种增强机理的相互作用，可发展新型的SERS活性基底，为SERS技术的应用与发展奠定基础。.本项目按计划进行了以下几个方面的研究：1）研究了石墨烯与LSPR材料的复合方法；分别采用原位光诱导反应和自组装过程，将具有特定结构的金、银纳米粒子修饰到氧化石墨烯表面制备了石墨烯/LSPR复合材料，结果表明这些复合材料具有较好的SERS活性；2）研究了银纳米粒子在光诱导生长过程中的温度依赖行为，通过控制反应温度制备了具有不同结构的银纳米粒子；3）制备了具有不同尺寸、还原程度的氧化石墨烯，初步研究了氧化石墨烯的SERS活性与其还原程度之间的关系；4）此外，我们制备了氧化石墨烯和碳纳米管的三维杂化材料，用于葡萄糖氧化酶的直接电化学检测。