[发明专利]一种可重复使用的拉曼增强基底及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种可重复使用的拉曼增强基底及其制备方法与应用。该方法包括如下步骤：ZnO晶种制备；ZnO阵列制备；ZnO/AuNPs基底的制备；ZnO/Au/Ag₁₅₂三维SERS基底的制备。由于Ag₁₅₂(SCH₂CH₂Ph)₆₀纳米团簇的粒径极小，在沉积过程中不仅不会遮盖原有AuNPs膜上的热点，还会进一步增加其表面的热点密度；极大改善了原有基底的SERS性能。本发明的基底具备良好的均一性和信号重现性(RSD＝6.95％)，可实现对分析物的痕量检测(5×10^‑12M)，增强因子能达到6.48×10⁹，且能实现可循环检测。具有制备过程简单、成本低廉、灵敏度高、可循环使用等优点，适宜于大批量生产。

技术领域

本发明属于功能化纳米材料技术领域，具体涉及一种可重复使用的拉曼增强基底及其制备方法与应用。

背景技术

由于表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering，SERS)可以执行痕量检测并为分析物提供独特的指纹峰，因此已广泛用于各个领域。SERS主要是源于激光源与SERS基底相互产生的表面等离激元极化子的近场。因此，SERS基底的质量会直接影响检测的灵敏度和准确性。通常，基底的构造就是一个建立SERS活性位点(称为“热点”)的过程。“热点”主要存在于金属纳米粒子之间的间隙，并伴随着极高的电场增强。因此，“热点”的数量对基底的SERS性能具有很大的影响。不幸的是，由于基底构建过程中结构异质性和纳米颗粒之间的重叠带来的影响，基板上只有少数区域可被认为是热点区域，这不可避免地导致了基底的低灵敏度。因此，SERS基底的均匀性和表面“热点”密度的高低直接关系到所检测分析物的准确性和所得信息的可靠性。

近年来，用于构建具有高密度“热点”的SERS基底的最广泛的方法是通过合成三维纳米阵列使其作为骨架，并在其上修饰小尺寸的金属纳米粒子形成三维SERS基底。通过将SERS基底传统的平面“热点”扩展到三维空间，从而极大增加了“热点”的空间密度。其中纳米粒子的沉积方法主要通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)和磁控溅射(magnetron sputtering)的方法。这些新兴的技术为纳米粒子沉积提供了极大的方便，使得SERS基底的产业化成为可能。然而，这些物理学方法虽然大大提高了基底的制备效率，但是其粒子的均匀性极大影响了SERS基底的质量。同时，由于技术带来的限制，这些物理学方法在垂直方向上会导致纳米粒子的堆积，使得纳米粒子之间的“热点”区域被遮盖，从而降低了整个基底上的热点密度。除此之外，物理学方法成本较高，实验条件苛刻，易于破坏阵列结构等缺点也为实验的开展带来了较大的挑战。由此可见，目前三维SERS基底在构建过程中存在的主要问题有三点：1、纳米粒子均匀性问题；2、纳米粒子堆积导致的热点密度降低；3、受实验条件限制较大。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种可重复使用的拉曼增强基底的制备方法。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制备得到的可重复使用的拉曼增强基底。

本发明的再一目的在于提供上述可重复使用的拉曼增强基底的应用。