半导体及掺杂型半导体的制备及其SERS性能研究
表面增强拉曼光谱(Surface-enhancedRamanScattering,SERS)一直是一种非常重要的分析工具。但是由于活性增强基底的匮乏导致SERS应用受到了限制。因此研究半导体材料作为SERS活性基底不仅解决了SERS活性基底匮乏的问题，也能促进对SERS增强机制的研究。本文通过溶胶凝胶法制备了二氧化锆(ZrO2)及不同金属离子掺杂的ZrO2纳米粒子作为SERS的活性基底，并对其增强机制进行了研究，得到了一些创新性结果，主要研究结果如下： 1.溶胶凝胶法制备ZrO2纳米粒子及其SERS应用研究 本文报道了采用溶胶凝胶法制备尺寸不同的ZrO2纳米粒子作为SERS活性基底。通过X射线衍射仪(XRD)，透射电子显微镜(TEM)，紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)，紫外光电子能谱(UPS)，拉曼光谱(Raman)对所合成的不同尺寸的ZrO2纳米粒子进行了表征，结果表明：通过XRD和TEM发现制备的不同焙烧温度的ZrO2纳米粒子的粒径尺寸分别为8.1，10.5，11.1，15.5和17.6nm，并且研究了纳米粒子尺寸对SERS增强的影响，通过对不同探针分子(4-巯基苯甲酸(4-MBA)，四巯基吡啶(4-MPY)，对巯基苯酚(PATP))吸附在ZrO2半导体活性基底上的SERS，本文通过实验测试结果与高斯模拟对比确定了电荷转移方向。本文发现当4-MBA吸附在焙烧温度为500℃纳米粒子尺寸为10.5nm的ZrO2半导体活性基底上时有最好的SERS信号。 2.Zn离子掺杂的ZrO2纳米粒子的制备及其SERS应用研究 为了进一步探讨ZrO2纳米粒子作为SERS活性基底的增强效应，本文合成的Zn离子掺杂的ZrO2纳米粒子，作为SERS活性基底进行研究，研究不同掺杂量的Zn离子对ZrO2活性基底的影响。发现适量的掺杂浓度能促进SERS信号增强。当Zn离子掺杂量为1%时有最好的SERS增强效果。这是由于Zn离子的掺杂影响了ZrO2的表面缺陷浓度，进而影响SERS信号。 3.Fe离子掺杂的ZrO2纳米粒子的制备及其SERS应用研究 为了进一步探讨ZrO2纳米粒子作为SERS活性基底的增强效应，本文合成的Fe离子掺杂的ZrO2纳米粒子，作为SERS活性基底进行研究，为了研究不同掺杂量的Fe离子对ZrO2活性基底的影响。本文发现适量的掺杂浓度能促进SERS信号增强。当Fe离子掺杂量为1%时有最好的SERS增强效果。这是由于Fe离子的掺杂影响了ZrO2的表面缺陷浓度，进而影响SERS信号。
半导体;掺杂型半导体;SERS性能;增强机制
长春工业大学
硕士
化学
石秀敏
2019
中文
TN304
2019-11-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）