[发明专利]一种表面增强拉曼散射基底及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种表面增强拉曼散射基底的制备方法和应用。

背景技术

表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering，SERS)现象可以被概述为吸附在粗糙贵金属表面分子的固有拉曼信号被极大增强的现象，其增强倍数最大可达到14-15个数量级。当使用SERS作为一种检测手段时，其检测水平可以达到单分子水平，是一种前沿的物质分析技术。SERS的增强贡献主要来自于贵金属SERS活性基底表面等离子体振荡而产生的局域电磁场与拉曼测试时的入射光和经分子散射的散射光两次作用而产生的增强。因此，基底的性能决定着SERS测试的灵敏度，检测限和重现性。

目前，应用最为广泛的SERS基底当属金、银纳米粒子溶胶，具有不同形状大小和表面功能的纳米粒子可以用于不同待测物的SERS检测。然而，贵金属溶胶类SERS基底由于其制备过程复杂，制备条件苛刻，有无法长期保存，只适合作为实验室内使用的SERS基底。此外，当使用纳米溶胶作为SERS增强基底进行测试时，通常是通过某种物理或者是化学作用，将溶液中的待检测物质吸附到溶胶中贵金属纳米粒子表面，从而得到待测物的增强拉曼，这就需要针对不同的待检测物设计具有不同表面性能的纳米粒子。由此可见，制备一种可广泛用于各种物质检测的固相SERS活性基底，在SERS技术的应用方面是十分重要的。

现有的固相SERS活性基底有多种，主要包括粗糙的金属电极、组装在滤纸表面的纳米粒子和具有微观形貌金属岛膜等。其中最适合大规模制备的就是以滤纸为衬底的SERS活性基底。但是由于滤纸本身的拉曼信号，使得当待检测物含量较低时，其信号会被滤纸的SERS信号所掩盖，无法达到超灵敏检测待测物的目的。公开号为CN102677212的中国专利中，公开了一种表面增强拉曼散射活性基底及其制备方法。该方法先将一定量的HAuCl₄和AgNO₃加入到聚乙烯醇的水溶液中，再向其中加入柠檬酸钠，溶液中的HAuCl₄和AgNO₃被还原成Au-Ag合金纳米粒子，然后利用含有Au-Ag合金纳米粒子的聚乙烯醇纺丝液进行平行式静电纺丝，从而制得聚乙烯醇/Au-Ag合金纳米粒子复合纳米纤维表面增强拉曼活性基底。但该表面增强拉曼活性基底对待测物存在选择性，不同的待测物需要不同的基底，限制了其应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种表面增强拉曼散射基底及其制备方法和应用。本发明提供的表面增强拉曼散射基底对待测物具有富集作用，对待测物没有选择性，应用广泛。本发明提供的表面增强拉曼散射基底的制备方法工艺简单，适合大规模批量生产。

本发明第一方面提供了一种表面增强拉曼散射基底，包括聚乳酸静电纺丝薄膜以及分布在所述聚乳酸静电纺丝薄膜表面和内部的金属纳米粒子，所述金属纳米粒子带有正电。

所述聚乳酸静电纺丝薄膜在作为表面增强拉曼衬底进行拉曼测试时，在100-2000波数范围内，由于其拉曼散射截面较小，检测不到明显的拉曼信号，是一种理想的表面增强拉曼衬底。当使用其进行待测物表面增强拉曼检测时，不存在其固有信号干扰待测物信号的现象。

所述聚乳酸容易降解，来源广泛，是一种价格廉价、环境友好的材料。所述聚乳酸静电纺丝薄膜为聚乳酸纳米纤维交织在一起构成的薄膜，由于该薄膜的基本分子组成单元中含有很多的羟基，并在纺丝过程中在纺丝液和衬底之间加了电压，最终制得的聚乳酸静电纺丝薄膜带有负电性，所述带有负电性的聚乳酸静电纺丝薄膜可以静电吸附带有正电的金属纳米粒子，从而将所述金属纳米粒子吸附到所述聚乳酸静电纺丝薄膜纤维表面，同时，由于薄膜的多缝隙纤维结构，使得部分金属纳米粒子透过表面，渗入薄膜中，使得所述表面增强拉曼散射基底有较好的稳定性，更容易产生增强的拉曼信号。

优选地，所述聚乳酸静电纺丝薄膜由多个聚乳酸纤维交织形成，所述聚乳酸纤维的表面吸附有所述金属纳米粒子。

优选地，所述聚乳酸为L型聚乳酸或D型聚乳酸。

优选地，所述金属纳米粒子被正电性表面活性剂包裹。

更优选地，所述正电性表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵。

更优选地，所述金属纳米粒子为贵金属单质或其合金。

进一步优选地，所述贵金属单质为金、银或铜。

优选地，所述金属纳米粒子的形状为球型、立方体、四面体、棒状、中空壳层或核壳结构。

优选地，所述金属纳米粒子的粒径为10nm～1μm。