Příprava vrstev nanočástic stříbra na celulosových substrátech pro detekci látek pomocí povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie

Jakub KOŘENEK

Bachelor's thesis

Preparation of silver nanoparticle layers on cellulose-based substrates for compound detection by surface-enhanced Raman spectoscopy

Abstract:

Tato bakalářská práce je zaměřena na studium přípravy vrstev nanočástic stříbra na nosných celulosových substrátech s jejich následným využitím v oblasti povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie. Podkladem byl čistý chromatografický papír (CEL) a chromatografický papír impregnovaný polyethyleneiminem (CEL-PEI). Příprava vrstev probíhala ponořením nosného substrátu do zvoleného objemu disperze nanočástic stříbra a po definovanou dobu byla promíchávána. Samotná příprava nanočástic stříbra spočívala v redukci dusičnanu stříbrného tetrahydridoboritanem sodným. Vznikající nanočástice byly stabilizovány a modifikovány pomocí dihydrátu citronanu sodného a peroxidu vodíku. Celkově bylo připraveno deset různých substrátů, na kterých byla testována SERS aktivita při měření vodného roztoku adeninu o koncentraci 10^-5 mol.l^-1 jako modelového analytu. Měření SERS spekter probíhalo na laserech o vlnových délkách 455 nm, 532 nm, 633 nm a 780 nm. SERS aktivita jednotlivých substrátů byla vyhodnocena na základě výpočtů faktorů zesílení Ramanova signálu. Nejlepších výsledků bylo dosaženo v kombinaci substrátů s laserem o vlnové délce 780 nm, kde se faktory zesílení pohybovaly řádově v rozmezí 10^6 - 10^7. Substrát celPEI100 byl následně zvolen pro měření malachitové zeleně, kterou bylo možné detekovat v minimální koncentraci 10^-4 mol.l^-1.

Abstract:

This bachelor thesis is focused on the study of the preparation of silver nanoparticle layers on cellulose substrates with their subsequent application in the field of surface-enhanced Raman spectroscopy. Base substrates are pure chromatographic paper (CEL) and chromatographic paper impregnated with polyethyleneimine (CEL-PEI). The preparation of the layers was carried out by immersing the carrier substrate in a selected volume of silver nanoparticle dispersion and stirred for a defined period of time. The actual preparation of the silver nanoparticles consisted of the reduction of silver nitrate by sodium borohydride. The resulting silver nanoparticles were stabilized and modified by sodium citrate dihydrate and hydrogen peroxide. A total of ten different substrates were prepared and tested for SERS activity by measuring an aqueous solution of adenine at a concentration of 10^-5 M as a model analyte. The SERS spectra were measured on lasers with wavelengths of 455 nm, 532 nm, 633 nm a 780 nm. The SERS activity of each substrate was evaluated by calculating Raman signal enhancement factors. The best results were achieved in the combination of substrates with 780 nm laser, where the enhancement factors were in the order of 10^6 - 10^7. The substrate celPEI100 was then chosen for measurement of malachite green, which could be detected on this substrate at a minimum concentracion of 10^-4 M.

Keywords

nanočástice, vrstvy stříbra, SERS, Ramanova spektroskopie, SERS substrát, adenin, malachitová zeleň

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2024

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Barbora Štefková

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Nanomaterial Chemistry / Nanomaterial Chemistry