Также были исследованы SERS-характеристики допированного ZnO Co2+ и допированного CuO Mn2+, влияние допанта связано с увеличением дефектов и ферромагнитного упорядочения, соответственно. На сегодняшний день большинство исследований влияния полупроводникового металлового допинга на SERS (процесс КТ) сосредоточено на изменении уровня поверхностного состояния или содержания дефектов, однако влияние усадки допинг-индуцированного полосового зазора на процесс КТ между полупроводниковыми NP и молекулами никогда не сообщалось. Впервые в данной работе исследуется влияние усадки вызванной допингом полосовой щели на процесс КТ между полупроводниковыми молекулами азота.
Благодаря некоторым несопоставимым свойствам в фотоэлектричестве и магнетизме, ZnO широко используется в медицине и здравоохранении, пищевой промышленности, варисторных, антивирусных, газочувствительных элементах и фотокатализе и др. ZnO также является важным усиливающим субстратом в исследовании SERS в связи с его широким разрывом в полосах. Были проведены многочисленные исследования SERS вокруг ZnO NPs. Изучалось зависящее от размера влияние ZnO NPs на сигнал SERS и ZnO/PATP(p-аминотиофенол)/Ag сборки, а механизм SERS-усиления для ZnO был отнесен к механизму усиления КТ. Сообщалось о влиянии контактных изменений в системе ZnO-молекулы-металл, изготовлении одномерных ZnO/4-MPy/Ag сборок, вкладе ZnO в СЭРС, индуцированную КТ, в сборке Au/ZnO/PATP и др. Прежде всего, исследование процесса КТ между азотированным ZnO и адсорбированными молекулами необходимо ввиду широкого применения азотированного ZnO. Здесь мы изучаем влияние на процесс КТ усадки зазора между адсорбированными молекулами и адсорбированными ZnO NP. Полосовой разрыв ZnO NPs изменяется путем легирования галлия (Ga) на ZnO NPs, ионный радиус ионов Ga3+ (0,062 нм) меньше, чем у ионов Zn2+ (0,074 нм), поэтому ионы Ga3+ растворимы в матрице ZnO.
В данной работе получен диапазон Ga-doped ZnO NP с различным соотношением Ga и Zn и системой 4-MBA@ZnO (Ga-doped ZnO). Фактические соотношения Ga и Zn в Ga-допированной системе ZnO NP подтверждаются измерением ICP. Затем определяется, что на степень кристалличности и размер частиц Ga-покрытого ZnO NP может влиять соотношение Ga и Zn в соответствии с характеристиками XRD, Raman и TEM. Кроме того, установлено, что с увеличением соотношения Ga и Zn разрыв в полосе частиц NP уменьшается. Влияние Ga-допинга на процесс КТ между ZnO NPs и монослоем 4-MBA исследовано с помощью SERS. Скромное количество допинга Ga может повысить степень КТ между ZnO и монослоем 4-MBA по сравнению с чистым ZnO NP. Изменение КТ в основном связано с эффектом зависимости от размера и эффектом усадки зазора между полосами. Допинг Ga вызывает усадку зазора в полосе ZnO, а затем влияет на резонансный процесс КТ от валентной полосы (ВБ) ZnO NPs до ЛУМО молекул 4-МВА. В данной работе проведено углубленное исследование влияния усадки зазора в полосе, индуцированного допингом, на КТ с использованием SERS и дано новое представление о повышении эффективности SERS полупроводниковых NPs.
Экспериментальная секция
Химикаты
Кислота 4-Меркаптобензойная (4-МВА) и гидрат нитрата Галлий(III) были закуплены у компании "Сигма-Алдрич" и использованы без дальнейшей очистки. Все остальные химикаты были приобретены на Пекинском заводе химических реагентов и использовались без дальнейшей очистки. Дистиллированная и деионизированная вода из системы Milli-Q-плюс с удельным сопротивлением >18,0 MΩ использовалась в водном растворе.
Синтез ZnO и Ga-Doped ZnO NP.
Синтезированы ZnO и Ga-doped ZnO NPs. Короче говоря, 40 мл раствора NaOH объемом 0,5 моль/л медленно добавляли каплями в 100 мл раствора Zn(Ac)2 объемом 0,1 моль/л при сильном перемешивании для получения осадка Zn(OH)2. Впоследствии было добавлено 1,2 г порошка NH4HCO3. После перемешивания в течение 30 мин получался полупрозрачный коллоид гидроксида карбоната цинка. Затем коллоид центрифугировали и трижды промывали очищенной водой и абсолютным этиловым спиртом поочередно и высушивали при температуре 80°С. Таким образом, образуется предшественник небольшого кристаллита Zn5(CO3)2(OH)6. Затем в течение 2 часов прекурсор прокаливали при 550°C для получения ZnO NPs.
Продолжение следует...