[发明专利]一种表面增强拉曼光谱基底材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及分析化学技术领域，具体地涉及一种表面增强拉曼光谱基底材料及其制备方法。 

背景技术

表面增强拉曼光谱是一种快速检测物质表面分子结构的光谱技术，其主要特点在于能迅速得到复杂体系中痕量物质的指纹信息，具有高灵敏度和高准确度等优点。表面增强拉曼光谱技术不仅在DNA检测、电极表面分子吸附行为和生物成像等基础科学研究中起到重要作用，还在质量检测、食品安全、爆炸物、毒品、宝石和艺术品鉴定等实际领域中得到广泛应用。 

自从1972年Fleishman发现粗糙银电极对吸附在其表面的吡啶分子具有较好拉曼增强作用以来，仅有金、银或铜纳米颗粒被发现具有较好的拉曼增强效果，这大大地限制了表面增强拉曼光谱技术的发展。后来，人们发明了一种针尖增强拉曼光谱，将待测物质和针尖分开，利用针尖作为拉曼信号的放大器，在激光照射下，可以得到任何基底上的物质的拉曼增强信号，但是这种方法对仪器和操作要求很高，且信号还是太弱。为了解决这一问题，2010年，ZhongqunTian等发明了一种核壳结构纳米颗粒【ZhongqunTian et al.Nature,2010,464,392-395】。该课题组在金纳米颗粒表面包一层1-5nm的超薄SiO₂或Al₂O₃壳层，SiO₂或Al₂O₃是一种惰性材料,与大多数待测物质不会发生化学反应，仅仅作为一个隔离和绝缘的保护性壳层。这样，超薄SiO₂或Al₂O₃壳层包裹的金纳米颗粒覆盖在待测样品表面时，壳层厚度可以控制金纳米颗粒之间的耦合距离，得到最佳电磁场增强，每一个核壳结构纳米颗粒就可以作为无数个针尖来得到吸附在任何基底上物质的拉曼增强信号。这种核壳结构纳米颗粒可以通过便携式拉曼光谱仪应用于农药残留、食品添加剂、重金属以及毒品爆炸物等痕量物质的快速检测，极大地促进了表面增强拉曼光谱技术的商品化。但是，超薄SiO₂或Al₂O₃材料包裹的金纳米颗粒合成条件苛刻，重复性和保存稳定性有待提高；而且SiO₂或Al₂O₃材料不耐碱，导致该技术在碱性体系中的应用受到限制。 

因此，开发稳定性和拉曼增强活性兼具的耐碱性核壳结构纳米颗粒对于扩展表面增强拉曼光谱技术的应用范围和促进该技术的大众化具有重要价值。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种简便的表面增强拉曼光谱基底材料制备方法，利用高沸点溶剂作为原料，对金属纳米颗粒进行简单加热处理，得到一类超薄聚合物壳层包裹的金属纳米颗粒，该类纳米颗粒兼具稳定性好和拉曼增强活性高的优点，且能应用于强酸强碱体系中。 

本发明的技术方案如下： 

一种表面增强拉曼光谱基底材料及其制备方法，包括如下步骤： 

（1）将金属纳米颗粒加入到适量溶剂中； 

（2）适当温度下搅拌适当时间。 

其中，所述的金属纳米颗粒包括金或银或铜纳米颗粒。金属纳米颗粒优选采用尺寸为10-200nm的球形金或银或铜纳米颗粒。 

其中，所述的溶剂为沸点高于100℃的有机溶剂，包括N,N-二甲基甲酰胺，氮，氮-二甲基乙酰胺以及乙二醇，一缩乙二醇，二缩三乙二醇，三缩四乙二醇等中的至少一种。 

其中，步骤（1）纳米颗粒在溶剂中的浓度较佳条件为1mg纳米颗粒溶解于0.01-1000mL溶剂中。 

其中，步骤（2）较佳温度为80-300℃；搅拌或静置的较佳时间为10分钟到72h之间。 

一种聚合物包裹的金属纳米颗粒，其特征在于：其是由前述方法得到。 

根据前述的方法制备的聚合物包裹的金属纳米颗粒作为表面增强拉曼光谱基底材料的用途。