[发明专利]一种基于Au@Ag纳米颗粒有序阵列的SERS基底及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于Au@Ag纳米颗粒有序阵列的SERS基底及其制备方法与应用，首先制得二维Au纳米颗粒阵列；随后将二维Au纳米颗粒阵列置于柠檬酸盐缓冲溶液中，然后加入0.1mol/L的硝酸银溶液，在室温避光条件下反应20～30分钟，再进行清洗，从而制得Au@Ag纳米颗粒有序阵列；最后，将所述Au@Ag纳米颗粒有序阵列置于1mmol/L的碘化钾溶液中浸泡，从而制得基于Au@Ag纳米颗粒有序阵列的SERS基底。本发明不仅使Ag纳米片具有锐利的边角和粗糙的表面，能显著增强SERS信号，而且纳米颗粒阵列的大面积形貌具有有序性和规整性，增加了SERS信号的均一性和稳定性。

技术领域

本发明涉及SERS(Surface-Enhanced Raman Scattering，表面增强拉曼散射)基底材料领域，尤其涉及一种基于Au@Ag纳米颗粒有序阵列的SERS基底及其制备方法与应用。

背景技术

农药、食品添加剂等各种生化试剂的使用，在给人类生产生活提供便利的同时，也带来了一系列环境问题，甚至威胁着人类的健康；例如：福美双作为一种广泛使用的农药分子，可用于预防农作物的病虫害及水果、蔬菜运输储存过程中的防腐剂，但是福美双的过量使用会对土壤和水源造成污染。若人们食用了带有福美双的水果和蔬菜，会造成各种严重的身体疾病，如呼吸困难、小脑运动失调、胎儿畸形以及惊厥等。此外，福美双若是混杂在空气灰尘中会对人类的皮肤和眼睛造成伤害。因此为了保障生态环境的安全和人类的健康，对农药分子实现有效地监控与检测至关重要。

SERS作为一种分析检测手段，具有成本低、响应快、测试方便、灵敏度高、信息量丰富等优点，逐渐引起人们的关注。SERS检测的关键是制备可显著增强拉曼信号的SERS基底。目前报道的SERS基底主要有纳米颗粒团簇、多孔合金纳米颗粒、金属纳米颗粒阵列以及金属纳米颗粒功能化阵列等。贵金属纳米颗粒阵列，一方面由于其存在的表面等离子体共振(SPR)引起的局域电磁场增强可导致目标分子的拉曼信号得到极大增强；另一方面因为其阵列结构的大面积均匀性使得检测信号具有良好的均一性和稳定性，因此备受研究者关注。

Ag纳米片阵列是一种典型的贵金属纳米颗粒阵列，其纳米片锐利的边角使其相比于纳米球和纳米立方块具有更好的SERS增强效果。目前，Ag纳米片阵列的主要制备方法是电化学沉积法和元素置换法。但是这些方法要么需要特殊的电化学设备，要么难以获得大面积规则有序的阵列形貌，要么制得的Ag纳米片表面较为光滑，致使SERS增强效果不佳，因此现有技术在制备Ag纳米片阵列的工艺和形貌上存在很大局限性，这很大程度上限制了这种纳米材料在SERS基底方面的应用。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种基于Au@Ag纳米颗粒有序阵列的SERS基底及其制备方法与应用，不仅使Ag纳米片具有锐利的边角和粗糙的表面，能显著增强SERS信号，而且纳米颗粒阵列的形貌具有大面积的有序性和规整性，增加了SERS信号的均一性和稳定性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于Au@Ag纳米颗粒有序阵列的SERS基底的制备方法，包括以下步骤：

步骤A、在基底上制得单层聚合物胶体晶体阵列，并以该单层聚合物胶体晶体阵列为模板，采用物理沉积方法在所述模板的表面沉积一层厚度为20～40nm的Au膜；

步骤B、对沉积有Au膜的模板进行热分解及退火处理，从而在基底上制得二维Au纳米颗粒阵列；

步骤C、将所述二维Au纳米颗粒阵列置于柠檬酸盐缓冲溶液中，然后加入0.1mol/L的硝酸银溶液，在室温避光条件下反应20～30分钟，再进行清洗，从而制得Au@Ag纳米颗粒有序阵列；

步骤D、将所述Au@Ag纳米颗粒有序阵列置于1mmol/L的碘化钾溶液中浸泡，从而制得基于Au@Ag纳米颗粒有序阵列的SERS基底。