表面增强拉曼散射（Surface-enhanced　Raman　Scattering，SERS）技术因具有灵敏度高、特异性强、水干扰小、检测条件温和以及可提供指纹图谱信息等优势，在生物医学、疾病诊断、环境监测、食品药品监管等众多领域受到了广泛地关注。针对各种不同的应用需求，设计并构建性能优良且成本低廉的SERS基底一直是SERS领域最重要的研究热点，也是推动SERS技术广泛应用于实际分析和定量检测的关键所在。三维（Three　Dimension，3D）微纳米结构因其高密度的分层支架、较高的比表面积、丰富的吸附位点和良好的吸附能力而逐渐成为SERS基底构建不可忽略的一类重要材料。
本文以嫁接和构建各类针尖状SERS支架为研究重点，制备了基于不同载体的3D微纳米结构SERS基底。阐明了针尖状硅（Si）纳米线和几类典型3D微纳米结构的生长原理、结构演变机制以及拉曼增强特性，明确了所构建的3D微纳米结构SERS基底在分析检测中所发挥的作用。通过所制备或组装的3D微纳米结构SERS基底对待测物组分的特征拉曼散射的响应进一步实现了快速、准确的定量分析检测，进而建立了基于SERS技术的分析传感平台。论文主要研究内容如下：　
（1）发展了一种大规模、低成本、可操控的针尖状Si纳米线丛林结构的制备方法。以该方法制备的针尖状Si纳米线为模板支架，原位负载了高密度的贵金属纳米颗粒，从而实现了3D微纳米结构SERS基底的构建。机理分析表明，在等离子体增强化学气相沉积（Plasma　Enhanced　Chemical　Vapor　Deposition，PECVD）的作用下，催化剂金（Au）种子会不断地沿程损耗并导致其体积逐渐缩小，进而致使所诱导生长的Si纳米线为针尖状结构。通过氢氟酸处理后的针尖状Si纳米线具有微弱的还原性，能够快速实现室温条件下银纳米颗粒（Ag　Nanoparticles，AgNPs）的原位负载。结果显示，AgNPs修饰的针尖状Si纳米线丛林结构具有良好的SERS增强效应，对罗丹明6G（Rhodamine　6G，R6G）的检出限低至0.1　pM。
（2）基于催化剂辅助的VLS（Vapor-Liquid-Solid，VLS）生长机制，成功实现了3D或准3D模板支架表面针尖状Si纳米线的嫁接生长。以构建3D微纳米结构的Ag枝晶/Si纳米针仙人掌SERS基底为例：通过湿化学法合成了准3D的Ag枝晶微纳米结构，随后在Au催化剂的辅助下，采用PECVD技术成功实现了Ag枝晶表面高密度Si纳米针的嫁接生长。实验结果显示，枝晶表面所嫁接生长的Si纳米针的尺寸以及Si纳米针表面所负载的AgNPs密度对仙人掌SERS基底增强性能的影响至关重要。将所制备的SERS基底应用于孔雀石绿（Malachite　Green，MG）的快速检测，其检出限低至0.1　pM，相对标准偏差（Relative　Standard　Deviation，RSD）约为9.3%，且具有良好的抗干扰特性。此外，湖水中MG的实际分析测试显示其回收率为91.2%-109.6%，该实验结果证实了所制备的SERS基底在实际应用中准确性高、可靠性强，有望为环境水中痕量待测物组分的定量分析提供一种新的测试平台。
（3）设计并构建了AgNPs修饰的3D异质结构的ZnO/Si纳米狼牙棒阵列。以热CVD法生长的ZnO纳米棒阵列作为模板支架，通过控制阵列表面催化剂Au种子的形态与分布，在PECVD条件下成功构建了3D异质结构的ZnO/Si纳米狼牙棒阵列。研究表明，通过控制PECVD沉积时间、反应温度、前驱体分压等可有效调控ZnO主干表面Si纳米针分支结构的尺寸。通过伽伐尼置换反应的时间和前驱体溶液的浓度能快速优化Si纳米针表面所原位沉积的AgNPs。优化结果显示，在成功负载高密度的AgNPs之后，所制备的狼牙棒阵列微纳米SERS基底的增强特性显著提高，其增强因子高达8.7　×　107，对R6G的分析灵敏度低至0.1　fM。进一步的拉曼测试结果显示，所制备的SERS基底对三聚氰胺的检出限为0.1　nM，且成功实现了牛奶中微量三聚氰胺的高灵敏检测。
（4）提出了一种表面清洁、可循环利用的3D微纳米结构SERS基底的构建方法。采用水热反应法合成了非化学计量比的蒲公英状WO2.72刺球，并利用其自身微弱的还原性实现了AgNPs的绿色原位沉积，进而得到了表面清洁、可循环利用的3D蒲公英状Ag/WO3-x（0　＜　x　＜　0.28）复合SERS基底。研究结果表明，非化学计量比的WO2.72既作为供电子载体用于溶液中Ag离子的还原，同时也作为模板支架用于AgNPs的承载。由于反应过程中无任何添加试剂，该过程有效地避免了各类杂质的生成，确保所制备的SERS基底表面高度清洁，极大地降低了分析检测的背景干扰。拉曼测试结果显示，所制备的新型微纳米基底制具有较高的灵敏度（MG，10-12　M）、良好的信号重现性（RSD　=　7.5%）和出色的稳定性（存储时间大于30天）。同时，在可见光的辐照作用下，SERS基底表面具有高效的光催化自清洁特性。该效应的存在使得所制备的SERS基底具备可循环利用的特性，极大地降低了基底的使用成本。而在实际应用中，所制备的Ag/WO3-x（0　＜　x　＜　0.28）SERS活性胶体也成功实现了实际瓜果表面福美双的分析检测（其检出浓度分别为12.1　ng•cm-2和6.1　ng•cm-2），为各类农药残留或其它有机小分子的现场实时分析检测提供了新思路。