[发明专利]一种利用表面增强拉曼散射原位监测化学反应的分级纳米锥阵列及其制备方法

说明书

一种利用表面增强拉曼光谱原位监测化学反应的分级纳米锥阵列及其制备方法，属于表面增强拉曼光谱材料技术领域。本发明涉及胶体微球界面组装方法、掩模刻蚀方法以及物理气相沉积方法。整个过程低耗高效，且可控性强。通过结合胶体刻蚀与物理气相沉积技术，可以制备具有大面积原位表面增强拉曼光谱研究活性位点的分级纳米锥阵列，在其表面可实现分析物的痕量检测，其所提供的强表面等离子体共振效应对催化降解有机染料分子也具有重要应用价值。进一步结合其固有的超灵敏监测性质和催化性能，该结构可实现等离子体诱导光催化降解反应的原位表面增强拉曼光谱研究。

技术领域

本发明属于表面增强拉曼散射材料技术领域，具体涉及一种利用表面增强拉曼光谱原位监测化学反应的分级纳米锥阵列及其制备方法。

背景技术

表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS)，指一种利用金属纳米结构表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)增强分析物拉曼散射的振动光谱技术^[1,2]。由于其超灵敏的分子检测性质，SERS在表面科学中有着广泛的应用。除了在基底制备方面的基础研究外，最近的报道显示，SERS在与催化作用结合时，可以作为一种原位监测化学反应的有效工具，这一研究领域被称为原位SERS研究^[3,4]。

原位SERS研究领域在近十年来得到迅速发展。由SERS活性金属(如金和银)和催化材料(如金属氧化物和半导体)组成的纳米粒子复合材料是这一研究领域最常见的候选材料。制备这些材料的一般策略是，将催化物质覆盖在SERS活性材料表面，包括铂或钯纳米颗粒，或者在其表面覆盖一层半导体催化剂外壳^[5-9]。然而，随着壳层厚度的增加，金属核的SPR效应会明显减弱，所以这种方法很难在高催化效率和SERS增强之间取得平衡。与此同时，纳米粒子复合材料的合成制备过程复杂，应用于气-固界面的具有大面积活性位点的原位SERS研究材料目前还很少被制备。因此，提供一种简单低耗的方法制备具有大面积活性位点的原位SERS研究材料具有重要意义。

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