[发明专利]一种表面增强拉曼散射基底及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料与光学技术领域，特别是涉及一种表面增强拉曼散射基底及其制备方法。

背景技术

拉曼光谱是一种研究分子振动能级的光谱技术，可广泛用于分子识别领域。但是普通拉曼散射信号十分微弱，探测难度大，限制了其在实际生产中的应用。表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术通过构造特殊表面的基底，对普通拉曼信号进行极大的增强，从而有效地进行低浓度分子探测，是一种具有广泛应用潜力的痕量分析技术。表面增强拉曼散射效应自从上世纪70年代被发现以来，以其选择性好、灵敏度高而得到广泛的应用。

实验及理论研究表明，SERS现象与待测分子所处的周围环境密切相关，具有高增强能力、高稳定性的SERS活性衬底是利用SERS的放大效应实现高灵敏度探测的关键因素之一。要使衬底上分子的拉曼散射增强，一方面是要提高分子的拉曼散射效率；另一方面，是要使待测分子最大程度地聚集在衬底表面。因此，开发出一种性能优良的SERS基底，其易于制备，便于使用，具有很强的增强能力，而且检测结果可重复性高变得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种表面增强拉曼散射基底，用以解决现有技术中粗糙金属结构基底、纳米金属溶胶基底提高待测分子拉曼散射效率低、探测灵敏度低、重复性和稳定性差等问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种表面增强拉曼散射基底，包括衬底以及附着于所述衬底上的金纳米颗粒，所述金纳米颗粒为长方体形，所述金纳米颗粒的每个表面均呈凹形，所述金纳米颗粒具有八个锥形尖角。

上述具有特殊结构的金纳米颗粒附着于疏水性衬底上，使得基底表面具有均匀致密分布的突起，具有高粗糙度、高比表面积；从而可使表面等离子体振动频率与待测分子的振动频率达到耦合，有效地提高待测分子的拉曼散射效率。

优选地，所述金纳米颗粒均匀有序地自组装附着于所述疏水性衬底上。

优选地，所述附着于疏水性衬底上的金纳米颗粒，相邻两个金纳米颗粒上的相邻两个锥形尖角之间的间隙为5～10nm。

优选地，所述金纳米颗粒的长径比为1.3～2.2。

优选地，所述金纳米颗粒的长度为85～120nm，宽度为55～65nm。

优选地，所述疏水性衬底为聚四氟乙烯膜。

本发明实施例第一方面提供的表面增强拉曼散射基底，利用金属微纳结构局域等离子体共振增强效应、疏水性基底，提高了基底富集待测分子数量，增强了待测分子拉曼散射效率，实现了待测分子拉曼散射的高效、最大化输出，满足高灵敏度探测需求，该表面增强拉曼散射基底表面拉曼散射效果强，性能优良，且具有优越的可重复性。

第二方面，本发明实施例提供了一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括以下步骤：

将金源、硝酸银、盐酸和抗坏血酸加入到十六烷基三甲基溴化铵溶液中，得到混合溶液，待所述混合溶液变为无色时，加入金纳米棒晶种溶液，搅拌均匀后，于25～30℃水浴中静置5～8h，随后离心分离得到固体沉淀，所述固体沉淀即为金纳米颗粒，所述金纳米颗粒为长方体形，所述金纳米颗粒的每个表面均呈凹形，所述金纳米颗粒具有八个锥形尖角；

将所得金纳米颗粒分别用乙醇和去离子水洗涤2～3次后，再分散于去离子水中，得到金纳米颗粒悬浊液；

将所述金纳米颗粒悬浊液滴加到疏水性衬底上，待液滴干燥后形成黄色斑点，即得到表面增强拉曼散射基底。

优选地，所述金源和所述硝酸银按金离子与银离子的摩尔比为1.5～5:1加入，所述抗坏血酸按与所述金源中的金离子的摩尔比为1～6:1加入，在所述混合溶液中，所述金源中的金离子终浓度为1.0×10^-4mol/L～5.0×10^-4mol/L，所述十六烷基三甲基溴化铵的终浓度为0.06～0.12mol/L，所述混合溶液的pH值大于1且小于4。

优选地，所述金源为氯金酸（HAuCl₄）。