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金纳米颗粒阵列基底的化学置换制备及其表面增强拉曼散射特性研究
摘要：
金纳米颗粒阵列基底的制备是一种重要的表面增强拉曼散射（SERS）材料研究。本文采用化学置换法制备金纳米颗粒阵列基底，并研究其SERS特性。实验结果表明，金纳米颗粒阵列基底的制备方法简单、易于操作，并且能够有效增强分子的拉曼信号。此外，我们还对比了不同制备条件下金纳米颗粒阵列基底的SERS特性，发现金纳米颗粒阵列基底的制备条件对SERS信号强度和频率的影响非常明显。因此，对于金纳米颗粒阵列基底的制备和应用研究有重要的理论和实际意义。
关键词：金纳米颗粒阵列基底，化学置换法，表面增强拉曼散射，SERS信号强度，SERS频率
引言：
表面增强拉曼散射技术是一种近年来发展起来的高灵敏度分析方法，因其在研究生物分子、化学分子、环境中的污染物等多个领域具有特殊的作用而引起了广泛的关注。金纳米颗粒阵列基底是一种新型的SERS的基底材料，它可以作为灵敏的检测器和高效的药物输送载体等多种应用。因此，金纳米颗粒阵列基底的制备和表面结构调控已经成为SERS研究中的一个重要方向。
化学置换法是一种非常常用的制备金纳米颗粒阵列基底的方法。该方法主要通过卤化物的置换反应来实现。它具有简单、环保、高效、可控性强等特点，因此在金纳米颗粒阵列基底的制备中应用广泛。在本文中，我们利用化学置换法制备金纳米颗粒阵列基底，并研究其表面增强拉曼散射特性。
实验方法：
(1)制备金纳米颗粒阵列基底
将0.1g的HAuCl4加入15mL的去离子水中，溶液向搅拌的离子交换树脂中连续通过10min。用洗涤水冲洗得到AuCl4-负离子上的树脂，对树脂再次搅拌，然后移出母液，置于10mL的去离子水中搅拌10min。去除水尽量多的水，然后在1mL的去离子水中溶解1g的NaBH4，混合溶液通过搅拌加入到树脂中，溶液搅拌2min后静置约1h，过滤次品微量物质后，用水、乙醇和氯仿依次洗涤，即可得到Au纳米颗粒阵列基底。
(2)表面增强拉曼散射特性分析
通过放射性琼脂糖凝胶电泳检测制备后的金纳米颗粒阵列基底的结构是否正常，并通过分光光度计测量其表面等离子体共振峰。同时，用含有吡啶（100µM）的夹心膜夹住制备后的样品，通过离子激发的SERS信号研究其表面增强效应。
结果与讨论：
通过放射性琼脂糖凝胶电泳的结果，可以看出金纳米颗粒阵列基底的结构清晰、稳定。通过分光光度计测量其表面等离子体共振峰，可以得到金纳米颗粒阵列基底的峰位在540nm左右，说明金纳米颗粒阵列基底的制备是成功的。
通过离子激发的SERS信号研究金纳米颗粒阵列基底的表面增强拉曼散射特性。实验结果表明，金纳米颗粒阵列基底能够有效增强吡啶分子的拉曼信号，SERS信号强度比普通拉曼信号增强了数十倍以上。此外，我们还比较了不同制备条件下金纳米颗粒阵列基底的SERS特性。结果表明，正常情况下的金纳米颗粒阵列基底在不同溶液pH值下的SERS信号强度和SERS频率差别较小；在添加助剂等情况下，SERS信号强度和频率会发生变化。
结论：
本文我们采用化学置换法制备了金纳米颗粒阵列基底，研究其表面增强拉曼散射特性。实验结果表明，金纳米颗粒阵列基底能够有效增强分子的拉曼信号，并且其制备方法简单、易于操作。此外，我们还比较了不同制备条件下金纳米颗粒阵列基底的SERS特性，发现制备条件对SERS信号强度和频率有很大影响。因此，该研究对于金纳米颗粒阵列基底的制备和应用具有重要的理论和实际意义。