[发明专利]一种表面增强拉曼基底及其制备方法

说明书

本发明属于痕量有机物检测技术领域，公开了一种表面增强拉曼基底及其制备方法，该方法采用倾斜生长方法，首先在银纳米棒阵列的顶端沉积一层氧化物，之后在氧化物层的顶端沉积银纳米颗粒，得到银纳米棒‑氧化物‑银颗粒复合结构作为表面增强拉曼基底。上述方法制备的基底利用氧化物层的高熔点和对银纳米棒的保护作用，提高了基底的热稳定性；银纳米棒与银纳米颗粒之间被超薄的氧化物层隔开，在间隙处具有强烈的局域电磁场增强效果，从而大幅度提升了基底的灵敏性。该复合基底可应用于高温条件下的检测，具有超高的信号增强能力，扩展了表面增强拉曼技术的应用范围，具有巨大的发展潜力。

技术领域

本发明属于痕量有机物检测技术领域，特别涉及一种表面增强拉曼基底及其制备方法。

背景技术

表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering，SERS）技术具有指纹辨识性、灵敏度高、简单易行、选择性好及无损检测等优点，该技术在痕量物质的检测中拥有巨大优势。近年来，表面增强拉曼效应已被广泛地应用于环境检测、食品安全、医疗诊断及表面科学等领域。该技术利用金、银等贵金属制备具有高活性的SERS基底，但由于贵金属纳米结构的熔点较低，限制了SERS基底在高温条件下的检测应用；同时，基底的材料、结构、尺寸等会显著地影响其检测灵敏性，因此需要合理设计基底的形貌结构来提高SERS活性。

有报道利用倾斜生长方法制备银纳米棒阵列作为SERS基底，但是由于纳米棒的间距为50~100nm，纳米棒之间的局域电磁场增强效果较弱，影响了基底的SERS增强能力；另有报道利用原子层沉积技术在银纳米棒的表面包覆完整的氧化层来提高基底的热稳定性，但由于氧化层将银表面和待测分子完全隔绝开，在一定程度上牺牲了基底的SERS活性。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高稳定性、超灵敏的表面增强拉曼基底，以及利用倾斜生长方法制备该银纳米棒-氧化物-银颗粒复合基底的方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种表面增强拉曼基底，该基底是由银纳米棒阵列、沉积在银纳米棒顶端的超薄氧化物层以及沉积在氧化物顶端的银纳米颗粒构成的银纳米棒-氧化物-银颗粒复合纳米结构。

所述的氧化物材料的熔点不低于1500℃，其沉积厚度为5~20 nm；所述的银纳米颗粒沉积厚度为50~300 nm。

本发明的另一目的是提供一种上述表面增强拉曼基底的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

利用电子束沉积的倾斜生长方法，在银纳米棒阵列的顶端沉积一层超薄的氧化物；再在氧化物层的顶端沉积银纳米颗粒，得到银纳米棒-氧化物-银颗粒复合结构作为表面增强拉曼基底。

利用倾斜生长方法制备超薄氧化物层的方法为：采用高熔点氧化物为靶材，调整电子束入射角为80~88°，并使样品台静止，在银纳米棒阵列的顶端沉积厚度为5~20 nm的氧化物层。

利用倾斜生长方法制备银纳米颗粒的方法为：转换蒸发材料为金属银，调整电子束入射角为80~88°，并使样品台静止，在氧化物层的顶端沉积厚度为50~300 nm的银纳米颗粒。

所述表面增强拉曼基底的热稳定温度范围为室温至300℃，其检测灵敏性为纯银纳米棒阵列基底灵敏性的2~10倍。

一种上述的表面增强拉曼基底应用于痕量物质的检测中。