Маршрут магнитной сборки для создания воспроизводимой и повторно используемой подложки SERS

Введение

Благодаря беспрецедентным преимуществам интеграции уникального спектроскопического отпечатка пальца, высокой чувствительности и неразрушающего сбора данных, спектроскопия комбинационного рассеяния света с усиленной поверхностью (SERS) интенсивно исследуется как мощный и чрезвычайно чувствительный аналитический метод с широким потенциалом применения в биохимии. химический синтез, безопасность пищевых продуктов, мониторинг окружающей среды и т. д. [1,2,3]. Поскольку впервые было обнаружено, что шероховатая поверхность металлического серебра может значительно улучшить спектроскопию комбинационного рассеяния адсорбированных молекул, подложка SERS всегда была в центре внимания исследований из-за ее тесной связи с рамановским сигналом [4, 5]. Было обнаружено, что зазоры или переходы в агрегатах, позже названные «горячими точками», способствуют возникновению сильных рамановских сигналов [6], а затем был достигнут большой прогресс в разработке и синтезе различных наноструктурированных материалов из благородных металлов с «горячими точками». содержащие структуры [7].

До сих пор различные материалы, состоящие из SERS-активных НЧ и наноструктурированных материалов-носителей, были разработаны для более высокого улучшения [8, 9]. В целом, подложки из SERS можно разделить на две основные категории:структурированные пленки и коллоидные частицы. Что касается структурированных пленок, их часто изготавливали с помощью сложных процедур, таких как электронно-лучевая литография, шаблон AAO и шаблон коллоидного массива, такой как полистирол [10,11,12,13,14], и поверхность этих структурированных пленок была довольно однородной, что полезно для улучшенных воспроизводимых сигналов SERS. Однако процедура изготовления отнимала много времени, а также трудно приготовить наноразмерные поверхности с контролируемыми нанозазорами, размер которых меньше 5 нм [15]. Следовательно, SERS-усиление структурированных поверхностей обычно намного меньше, чем у частиц благородных металлов или иерархических микросфер, полученных методами влажной химии, поскольку плотные наноразмерные зазоры лучше всего подходят для иерархических частиц в целом [16,17,18]. К сожалению, хотя чувствительность к сигналу иерархических частиц благородных металлов в качестве субстрата SERS была превосходной, их воспроизводимость была относительно низкой из-за беспорядочной агрегации [19].

Для решения нерегулярного распределения «горячих точек» стратегия самосборки используется для реализации упорядоченной агрегации, которая вызвала генерацию относительно равномерно распределенных «горячих точек» между наноразмерными строительными блоками [20, 21]. Различные методы разработаны на основе различных сил, включая поверхностное натяжение, ковалентные взаимодействия, силы Ван-дер-Ваальса и электростатического притяжения [22,23,24,25,26,27,28,29]. Например, Бай и др. Изготовили массивы вертикально ориентированных золотых наностержней большой площади с помощью контролируемого процесса напыления [23]. Ким и др. Сообщили о простом методе изготовления массива нанокластеров серебра сверхвысокой плотности в качестве подложки SERS с высокой чувствительностью и отличной воспроизводимостью на основе мицелл PS-b-P4VP [28]. Эти сообщения о сборке пленок из частиц благородных металлов демонстрируют хорошо воспроизводимые сигналы SERS, но скорость связывания аналитов ниже по сравнению с суспензионным подходом.

Магнитные микросферы из благородных металлов могли эффективно улавливать аналит в растворе за счет магнитной сепарации и демонстрировали отличные характеристики SERS после иммобилизации на предметном стекле [30,31,32]. Кроме того, фотокаталитические материалы были также использованы для создания самоочищающейся подложки из SERS, что делает подложки из SERS легко перерабатываемыми [33, 34]. К сожалению, хотя эти многофункциональные магнитные композитные микросферы могли связывать аналит и быстро образовывать пленки под действием внешнего магнитного поля, полученная пленка часто была в беспорядке, что приводило к очень неравномерному распределению «горячих точек» и плохой воспроизводимости сигнала SERS. Таким образом, все эти магнитные микросферы из благородных металлов в применении SERS ограничены только тем, что действуют как инструмент магнитной сепарации. Хотя магнитная сборка была привлекательной своей простой манипуляцией под внешним магнитом, она требовала высокой монодисперсности строительных блоков, особенно для трехмерной сборки [35]. До сих пор не сообщалось об исследовании использования метода магнитной сборки для создания воспроизводимой и пригодной для вторичной переработки субстрата SERS.

Здесь монодисперсный многофункциональный Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ Композитные микросферы @Ag (FOSTA) были успешно синтезированы в самодельной ультразвуковой реакционной системе, которая является подходящими строительными блоками для магнитной сборки. Как показано на схеме 1, многофункциональные композитные микросферы FOSTA могут эффективно улавливать аналит (R6G) из раствора посредством диспергирования и магнитной сепарации, прежде всего для анализа SERS. Затем эти композитные микросферы FOSTA были собраны в однородную пленку на предметном стекле с внешним магнитным полем, которое, как ожидается, будет демонстрировать высокочувствительные и воспроизводимые характеристики SERS. Кроме того, использованные композитные микросферы FOSTA могут быть переработаны путем фотокаталитического разложения адсорбированного аналита под действием УФ-излучения.

Магнитное манипулирование многофункциональными композитными микросферами FOSTA для воспроизводимой и перерабатываемой подложки SERS

Экспериментальный раздел

Синтез Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ Микросферы

Монодисперсный Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ микросферы были синтезированы в нашем предыдущем отчете [36]. TiO ₂ Покрытие оболочки проводилось в ультразвуковом резервуаре, чтобы избежать агрегации. В типичном синтезе Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ (20 мг) диспергировали в смеси гидроксипропилцеллюлозы (0,1 г), этанола (45 мл) и деионизированной воды (0,1 мл). Через 30 мин 1 мл тетрабутоксититана в этаноле (5 мл) полностью вводили в смесь с помощью перистальтического насоса в течение 15 мин. Затем воду в ультразвуковом резервуаре постепенно нагревали до 85 ° C и кипятили с обратным холодильником в течение 100 мин. После разделения продукта с помощью внешнего магнита и многократной промывки в этаноле его повторно диспергировали в 75 мл деионизированной воды, содержащей поливинилпирролидон (ПВП, 1,0 г), под действием ультразвука в течение 30 минут, а затем раствор переносили в тефлоновый автоклав для превращения аморфный TiO ₂ оболочка в структуру анатаза при 180 ° C.

Синтез микросфер FOSTA

Покрытие серебряной оболочкой также проводилось в ультразвуковом резервуаре, чтобы избежать агрегации. Вышеупомянутый Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ микросферы (около 25 мг) были диспергированы в смешанном растворе вода / аммиак / этанол (2 мл / 0,2 мл / 13 мл), содержащем AgNO ₃ (0,1 г) и PVP (1 г), а затем весь раствор диспергировали с помощью ультразвука в течение 30 мин при 40 ° C. Затем температуру повысили до 85 ° C. Через некоторое время колбу вынули из ультразвукового резервуара, продукт мгновенно отделили с помощью внешнего магнита, а затем несколько раз промыли в этаноле. Конечный продукт был сохранен в этаноле для дальнейшей характеристики и использования.

Характеристика

Продукты были проанализированы с помощью дифракции рентгеновских лучей (XRD) в диапазоне 2θ от 10 ° до 80 °, с использованием излучения Cu Kα (Philips X'pert Diffractometer), сканирующей электронной микроскопии (SEM, Hitachi S-4800) и просвечивания. электронная микроскопия (ТЕМ, JEOL-2010). Магнитные измерения проводились с помощью сверхпроводящего магнитометра с квантовым интерференционным устройством (SQUID, Quantum Design, MPMS XL).

Измерения SERS

R6G использовали в качестве зонда комбинационного рассеяния для проверки воспроизводимости субстрата SERS. Сначала готовили раствор R6G (20 мл) с различными концентрациями, затем добавляли указанные выше готовые композитные микросферы FOSTA, хранящиеся в этаноле, и помещали на встряхиваемый слой на 2 часа. а затем продукт экстрагировали внешним магнитом и промывали этанолом. Оставшийся раствор наносили по каплям на очищенный кремниевый осадок с круглым магнитом под ним, а затем раствор накрывали чашкой Петри и оставляли в покое до полного испарения этанола. Весь процесс проводился на противошоковой платформе. После того, как остаточный раствор был медленно высушен на воздухе, подложки были измерены с помощью прибора комбинационного рассеяния света (LABRAM-HR) с его лазером на длине волны возбуждения 633 нм в этом исследовании. Лазерное пятно, сфокусированное на поверхности образца, имело диаметр около 3 мкм, а время сбора данных составляло 3 с для каждого спектра.

Тест на фотокаталитику и переработку

Фотокаталитические характеристики полученных композитных микросфер FOSTA были протестированы с использованием R6G в качестве модели. Образцы (40 мг) диспергировали в растворе R6G (40 мл, 10 ^-5 M) и выдерживали в темноте в течение 30 мин для эксперимента по адсорбции в темноте. Вышеупомянутый раствор был разделен на восемь равных аликвот и помещен в самодельную фотокаталитическую установку с ртутной лампой мощностью 300 Вт в качестве источника света. Одну аликвоту (5,0 мл) с соответствующими интервалами времени облучения собирали и центрифугировали для удаления фотокатализатора. Супернатант анализировали количественно, измеряя оптическую плотность при 525 нм на абсорбционном спектрометре в ультрафиолетовой и видимой области (Shanghai Instrument Analysis Instrument Co., Ltd.). Испытания на рециркуляцию выполняются в соответствии с описанной выше процедурой, за исключением того, что время воздействия УФ-излучения было установлено на 100 мин, и образец был несколько раз промыт деионизированной водой для удаления остаточных ионов перед испытанием SERS.

Результаты и обсуждение

Согласно разработанному нами маршруту монодисперсный Fe ₃ О ₄ микросферы являются критическими факторами для магнитной сборки. Здесь они были синтезированы гидротермальным методом, как сообщалось ранее нашей группой [36]. Как показано на рис. 1a, e и j, монодисперсный Fe ₃ О ₄ были синтезированы микросферы диаметром 200 нм, и они очень хорошо диспергировались без явной агрегации. Для дальнейшего улучшения дисперсности частиц и совместимости с ростом внешней оболочки слой диоксида кремния был нанесен на Fe ₃ О ₄ микросферы по методу Штёбера. Как показано на рис. 1b, однородный Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ Были получены композитные микросферы, и они имеют тенденцию образовывать гексагонально упакованные сверхструктуры во время приготовления образцов SEM в результате их высокой формы и монодисперсности по размеру, как показано на рис. 1b и f. Хотя однородный Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ композитные микросферы являются хорошим кандидатом в качестве магнитной платформы для последующего роста оболочки, поэтому должна быть создана специальная реакционная система, чтобы избежать агрегации во время TiO ₂ и гетерогенное осаждение Ag, где в нашем эксперименте механическая мешалка и обратная флегма были объединены в ультразвуковой резервуар. Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ композитные микросферы, синтезированные без использования механической мешалки и ультразвука, были показаны в дополнительном файле 1:рисунки S1 и S2 в подтверждающей информации, а агрегированные частицы или частицы с шероховатой поверхностью наблюдались из-за уменьшения силы отталкивания между частицами или неоднородного реакционного раствора во время покрытия оболочки [37]. И хорошо диспергируемый Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ микросферы могут быть успешно изготовлены в самодельной реакционной системе как с ультразвуковой, так и с механической мешалкой, как показано на рис. 1c, а оболочка состояла из крошечного TiO ₂ наночастицы на рис. 1ж и к. После аморфного TiO ₂ оболочка была преобразована в структуру анатаза путем гидротермальной обработки, они были дополнительно покрыты серебром методом in-situ, где ионы серебра медленно восстанавливались PVP. Полученные композитные микросферы FOSTA все еще оставались хорошо диспергированными (рис. 1d), а плотные наночастицы Ag были нанесены на TiO ₂ оболочка на рис. 1h и i. На основании приведенных выше результатов многофункциональные композитные микросферы FOSTA были синтезированы посредством многоступенчатой ​​процедуры нанесения покрытия с использованием самодельной установки. Механическая мешалка вместе с орошением обеспечивала однородное протекание реакции, при этом ультразвук гарантировал хорошее диспергирование магнитного сердечника в процессе нанесения покрытия. Таким образом, были синтезированы монодисперсные многофункциональные композитные микросферы FOSTA, которые можно использовать в качестве строительных блоков для магнитной сборки.

СЭМ- и ПЭМ-изображения ( a , e , я ) Fe ₃ О ₄ , ( b , f , j ) Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ , ( c , г , k ) Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ , и ( d , ч , l ) Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ @Ag микросферы соответственно

Все указанные выше продукты синтеза на каждой стадии нанесения покрытия были охарактеризованы с помощью порошкового рентгеновского дифрактометра (XRD). Удельная XRD Fe ₃ О ₄ на рис. 2а характеризуется двумя пиками, расположенными под углом 35,3 ° и 62,4 ° (черные точки), которые соответствуют плоскостям решетки (311) и (440) кубической фазы Fe ₃ О ₄ (Карта JCPDS № 75-0449) соответственно. После покрытия аморфным SiO ₂ На рис. 2б наблюдался широкий пик с центром при 23 ° [38]. Когда еще один слой TiO ₂ осажден и подвергнут гидротермальной обработке, рентгенограмма Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ микросферы показали несколько дополнительных пиков, расположенных под 25,3 °, 37,9 ° и 48,0 ° (красные треугольники) на рис. 2c по сравнению с пиками Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ микросферы, соответствующие отражениям от плоскостей (101), (004) и (200) фазы анатаза (карта JCPDS № 75-2545). После нанесения плотных наночастиц Ag на поверхность Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ микросфер, дифракционные пики вышеупомянутых материалов все еще можно было наблюдать, но слабо из-за сильных пиков при 38,1 ° и 44,6 ° (голубые звезды) на рис. 2d, которые были обозначены как (111) и (200) кубической фазы Ag (карта JCPDS, № 4-783). Из дифрактограмм на рис. 2 видно, что характерные дифракционные пики соответствуют шпинели Fe ₃ О ₄ , аморфный SiO ₂ , анатаз TiO ₂ . и кубические наночастицы серебра в композитных микросферах FOSTA. Характерные дифрактограммы показали, что на Fe ₃ последовательно были нанесены три различных слоя. О ₄ микросферы, которые соответствовали разработанному маршруту.

Диаграммы XRD ( a ) Fe ₃ О ₄ , ( b ) Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ , ( c ) Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ , и ( d ) Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ @Ag соответственно

Магнитные свойства Fe ₃ О ₄ и композитные микросферы FOSTA были исследованы, как показано на рис. 3. Нулевая коэрцитивная сила и поведение обратимого гистерезиса, показанные на рис. 3а, указывают на суперпарамагнитную природу Fe ₃ О ₄ микросферы. Насыщенная намагниченность Fe ₃ при комнатной температуре О ₄ микросферы составляют 73,3 emu / г, но намагниченность композитных микросфер FOSTA, унаследованных от магнитного Fe ₃ О ₄ частиц, очевидно, уменьшилось из-за дополнительных немагнитных материалов, включая SiO ₂ , TiO ₂ , и оболочки Ag. Несмотря на то, что их значение намагниченности при насыщении (2,62 emu / г) значительно снизилось, композитные микросферы FOSTA все еще могут быть медленно упакованы из суспензионной системы с помощью магнитной сепарации.

Кривые магнитного гистерезиса при комнатной температуре ( a ) Fe ₃ О ₄ , и ( b ) Композитные микросферы FOSTA

В композитных микросферах FOSTA структура оболочки из серебра была важна, потому что она не только определяла характеристики SERS, но также влияла на фотокаталитические свойства, таким образом, контролируемый рост оболочки из серебра был необходим для оптимизации общих характеристик. Здесь ПВП действует как своего рода мягкий восстанавливающий агент, за исключением поверхностно-активного вещества, поэтому рост наночастиц Ag можно легко контролировать с помощью времени реакции после появления ядер Ag на Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ микросферы. Были отобраны и исследованы четыре типичных продукта через разные промежутки времени, которые были названы образцами I – IV (рис. 4). Как показано на рис. 4а, крошечные наночастицы Ag появились через 15 мин, а затем эти наночастицы Ag выросли в больших размерах в течение 20 мин реакции, но они не контактировали друг с другом. С постоянным ростом наночастиц Ag, большая часть поверхности Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ микросферы покрывали через 25 мин. Наконец, поверхность Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ микросферы были полностью покрыты крупными наночастицами Ag. Во время процедуры роста видно, что наночастицы Ag на поверхности Fe ₃ О ₄ @SiO ₂ @TiO ₂ микросферы постепенно росли от наночастиц Ag до полной оболочки.

Изображения SEM ( a ), Спектры SERS ( b ) и фотокаталитические характеристики ( c ) композитных микросфер FOSTA при разном времени реакции (I) 15, (II) 20, (III) 25 и (IV) 30 мин

Вышеупомянутые образцы с разными интервалами сначала были протестированы в качестве субстрата SERS с использованием R6G в качестве зонда, и соответствующие результаты показаны на фиг. 4b. Все пики от 500 до 1750 см ^-1 на рис. 4b были проиндексированы как сигналы R6G, где пик на 773 см ^-1 возникает из-за изгибного движения атомов водорода ксантенового каркаса вне плоскости и других пиков при 1187, 1311, 1363, 1509 и 1651 см ^-1 относятся к изгибу C – H в плоскости, растяжению C – O – C и растяжению C – C ароматического кольца [39]. Самый сильный пик на 1363 см ^-1 был выбран для сравнения. Образец I показал очень слабый сигнал SERS без четко различимых пиков, поскольку эти разделенные наночастицы Ag были слишком маленькими. Образец II показал более сильный сигнал SERS, чем образец I, поскольку локальное усиление ЭМ увеличивается с увеличением размера частиц [40, 41]. Сигнал SERS образца III был дополнительно усилен, поскольку размер этих разделенных наночастиц Ag достигал около 50 нм, что, как сообщалось, давало самое сильное усиление [40]. Кроме того, эти наночастицы Ag сближаются, что создает большой промежуток в виде «горячих точек» [8]. Однако непрерывный рост наночастиц Ag, наконец, заставил их слиться вместе в образце IV, и одновременно исчезли промежутки, что затем снизило их активность SERS. Таким образом, образец III показывает самую высокую производительность SERS по сравнению с другими образцами.

Фотокаталитические характеристики образцов I – IV были затем исследованы с помощью R6G. Как видно на рис. 4в, R6G мог полностью разрушиться в образцах I – III при УФ-облучении. Как показано на вставке к рис. 4c, TiO ₂ ядро из TiO ₂ –Композиты Ag на магнитных микросферах можно возбуждать УФ-светом, и электроны переносятся из TiO ₂ зона проводимости к зоне проводимости Ag, а затем генерирует высокоактивные окислительные частицы, такие как • O ₂ ^- и • ОН. Эти окислительные частицы могут впоследствии привести к деградации R6G [42]. Однако с увеличением содержания Ag в композитных микросферах FOSTA способность образцов I – IV к деградации снижалась. Предыдущие исследования показывают, что наночастицы благородных металлов, загруженные на TiO ₂ оптимального размера и плотности необходимы для достижения превосходных каталитических характеристик. А более высокое содержание Ag может отрицательно сказаться на характеристиках фотодеградации, поскольку частицы Ag также могут действовать как центры рекомбинации. Таким образом, общее время деградации увеличивалось с увеличением содержания Ag в наших экспериментах и ​​составило почти 3 ч для образца III. Хотя образец III показывает относительно более низкую эффективность разложения, поглощенные молекулы R6G все же могут полностью разлагаться, что отвечает требованиям самоочистки. Следовательно, образец III с самым сильным усилением комбинационного рассеяния должен быть оптимальным строительным блоком для собранной подложки SERS на основе всестороннего рассмотрения.

Сообщалось, что магнитная сборка является очень мощным методом сборки, поскольку сила магнитной упаковки, вызванная градиентом поля, способна вызвать локальную концентрацию частиц и, таким образом, инициировать процесс кристаллизации [43]. Здесь под действием внешнего магнитного поля композитные микросферы FOSTA (образец III, тот же ниже) были собраны в упорядоченные структуры быстро и эффективно благодаря своим суперпарамагнитным и монодисперсным характеристикам. Как видно на рис. 5а, полученные монодисперсные композитные микросферы FOSTA могут быть успешно собраны в однородную пленку большой площади под воздействием внешнего магнита (так называемая «магнитно-собранная пленка»), а структуры с гексагональной упаковкой можно наблюдать с увеличенная локальная область на рис. 5б. Для сравнения, пленка, состоящая из композитных микросфер FOSTA без внешнего магнитного поля (названная «самоорганизующейся пленкой»), также была построена, но на рис. 5c была получена грубая пленка с неупорядоченной структурой, которая была отнесена к случайной агрегации во время испарения растворителя. на рис. 5г. Кроме того, пленка, собранная на магнитном поле, более гладкая, чем пленка, собранная самостоятельно. Приведенные выше результаты продемонстрировали более однородную пленку, включая упорядоченность и гладкость, которую можно было получить путем магнитной сборки композитных микросфер FOSTA. Воспроизводимость сигналов SERS от пленок, собранных с внешним магнитным полем или без него, была исследована путем выбора 20 пятен на подложке, как показано на рис. 5e и f. Концентрация раствора R6G составляла 10 ^-8 M, и соответствующая интенсивность комбинационного рассеяния (1363 см ^-1 ) была записана на рис. 5ж. Среднее относительное стандартное отклонение (RSD) магнитно собранной пленки было рассчитано равным примерно 0,05, что было намного ниже, чем у самоорганизованной пленки со значением примерно 0,197. Также было замечено, что интенсивность пиков комбинационного рассеяния от магнитно-собранной пленки в среднем немного выше, чем от самоорганизованной пленки, что можно отнести к вторичным «горячим точкам», возникающим между частицами, показывая матрицу с усиленной структурой. эффект [44]. Таким образом, приведенные выше экспериментальные результаты показали, что магнитная сборка дает композитным микросферам FOSTA больше преимуществ как в чувствительности, так и в воспроизводимости. Зависимые от концентрации SERS-спектры R6G были дополнительно протестированы для исследования предела обнаружения композитных микросфер FOSTA. Возможности обнаружения магнитно-собранной пленки оценивались с помощью растворов R6G в широком диапазоне концентраций от 10 ^-6 до 10 ^-12 M. На рис. 5h композитные микросферы FOSTA демонстрируют очевидные сигналы усиления с концентрациями от 10 ^-6 до 10 ^-11 M, и все пики усиления можно было четко наблюдать даже при такой низкой концентрации, как 10 ^-11 M на вставке к рис. 5в. Логарифмическая интенсивность измерена на 1363 см ^-1 пик был нанесен на график зависимости от логарифмической концентрации R6G (дополнительный файл 1:рисунок S3). Линейный диапазон для обнаружения R6G составлял от 10 ^-6 до 10 ^-11 M с пределом обнаружения (LOD) 10 ppb, что свидетельствует о высокочувствительной способности обнаружения разработанной системы SERS [45, 46].

СЭМ-изображения ( a , b ) типичная магнитно-собранная пленка и ( c , d ) типичные самособирающиеся пленки и воспроизводимость их сигналов SERS ( e ) и ( f ), соответственно. Распределение интенсивности пика на 1363 см ^-1 из магнитосборной пленки и самосборной пленки ( г ) и концентрационно-зависимые спектры ГКР магнитосборной пленки ( h )

В нашем эксперименте технология SERS и фотокаталитические свойства были объединены путем объединения различных функциональных слоев, включая Ag и TiO ₂ снаряды. Их пригодность для повторного использования была изучена с помощью повторных тестов SERS и фотодеградации, как показано на рис. 6. Композитные микросферы FOSTA сначала погружали в раствор, содержащий аналит R6G, затем испытывали в SERS и, наконец, диспергировали в деионизированной воде с УФ-светом в течение примерно 100 мин. Затем образец несколько раз промывали деионизированной водой для удаления остаточных ионов и молекул. Было обнаружено, что основные пики исчезли, и спектры комбинационного рассеяния подложки SERS были подобны спектрам нового. Очевидно, что очень просто и легко реализовать цель самоочистки, поскольку количество аналита, абсорбированного на субстрат, очень мало. После того, как основание станет чистым, его можно использовать повторно несколько раз. Сигналы SERS немного уменьшились после трех циклов по сравнению с пиками комбинационного рассеяния R6G, и сигналы SERS не обнаруживались каждый раз после самоочистки, что показало, что композитные микросферы FOSTA можно повторно использовать в качестве субстрата SERS. Кроме того, после трех полных циклов морфология композитных микросфер FOSTA не показывает никаких явных изменений в морфологии, как видно из изображений на вставке на рис. 6, которые подразумевают, что композитные микросферы FOSTA были стабильны по физической прочности.

Возможность вторичного использования субстрата SERS, собранного из композитных микросфер FOSTA

Заключение

Для создания субстрата SERS с высокой воспроизводимостью и повторного использования в качестве строительных блоков в самодельной реакционной системе с ультразвуковой поддержкой были разработаны многофункциональные микросферы. Под воздействием внешнего магнитного поля полученные композитные микросферы FOSTA были собраны в гладкую пленку с матричной структурой, которая демонстрировала чувствительные и воспроизводимые характеристики SERS. Благодаря TiO ₂ Эти использованные композитные микросферы FOSTA могут быть переработаны с помощью процедуры самоочистки. Благодаря интеграции SERS и фотокаталитических функций на магнитных микросферах, метод магнитной сборки является многообещающим методом для воспроизводимых и перерабатываемых подложек SERS.

Доступность данных и материалов

Пожалуйста, свяжитесь с автором для запросов данных.