表面增强拉曼光谱(SERS)是一种强大的分析工具,但是如何获得有效且通用的SERS基底仍然是一个挑战。在此,研究者提出了一种简单有效的制备超灵敏、高稳定性和广泛适用性SERS基底的方法。采用静电纺丝和煅烧法制备了SiO2纳米纤维膜,并用Ag纳米粒子对其进行修饰。结果表明,Ag纳米颗粒通过化学键均匀紧密地修饰在SiO2纳米纤维上。所制备的膜表现出较高的柔性和热稳定性。电纺纳米纤维膜对小分子显示出10-11 mol/L的超高灵敏度(增强因子107),对农药福美双的最低检出限接近10-8 mol/L。研究表明,即使静置60天后,底物仍具有出色的SERS信号稳定性(强度仅降低21.7%)。更重要的是,所制备的基底可用于细菌的定量检测。
图1.SiO2前驱体(a),SiO2(b),T-A@SiO2(c),Ag@T-A@SiO2-0.05(d),Ag@T-A@SiO2-0.10(e),Ag@T-A@SiO2-0.15(f)纳米纤维的SEM图像。
图2.SiO2(a),T-A@SiO2(b),Ag@T-A@SiO2-0.10(c)纳米纤维的TEM图像,Ag@T-A@SiO2-0.10纳米纤维的HRTEM图像(d),(b,c)中的插图为局部放大图。
图3.SiO2、T-A@SiO2和Ag@T-A@SiO2纳米纤维的XRD图(a);SiO2前体、SiO2、T-A@SiO2和Ag@T-A@SiO2-0.10纳米纤维的TGA曲线(b)。
图4.Ag@T-A@SiO2-0.10纳米纤维的XPS全光谱(a),以及Ag(b),C(c)和N(d)的分峰光谱。
图5.SiO2(a,d),T-A@SiO2(b,e)和Ag@T-A@SiO2-0.10(c,f)纳米纤维的柔性照片,通过手动折叠进行验证。
图6.4-MPh(a)和4-MBA(c)在不同基质上的SERS光谱,连续浓度(10-3-10-11 mol/L)4-MPh(b)和4-MBA(d)在Ag@T-A@SiO2-0.10纳米纤维基材上的SERS光谱。
图7.在Ag@T-A@SiO2基底上获得的福美双的SERS光谱(a);由Ag@T-A@SiO2-0.10纳米纤维膜测得的不同浓度(10-3-10-8 mol/L)福美双的SERS光谱(b);在室温下,当存储时间不同时,Ag@T-A@SiO2-0.10基底上10-5 mol/L福美双的SERS光谱(c);福美双在1386cm-1处的SERS峰强度直方图随存储时间的变化(d)。
图8.Ag@T-A@SiO2纳米纤维膜作为基底用于检测金黄色葡萄球菌的SERS光谱(a);从Ag@T-A@SiO2-0.10基底中随机选择的20个点获得的金黄色葡萄球菌的SERS光谱(b);金黄色葡萄球菌在732cm-1处的SERS峰强度分布(c)。
图9.不同浓度金黄色葡萄球菌的SERS光谱(a);SERS峰强度与金黄色葡萄球菌浓度的关系图(b)。