[发明专利]一种SERS基底的制备方法、SERS基底及其应用

说明书

本发明属于拉曼光谱检测技术领域。本发明公开了一种SERS基底，SERS基底包括AgNPs/MIL‑101(Fe)纳米材料；AgNPs/MIL‑101(Fe)纳米材料由AgNPs材料与MIL‑101(Fe)材料通过物理自组装方法制得；本发明还公开了一种基于AgNPs/MIL‑101(Fe)纳米材料SERS基底的拉曼光谱检测方法及将其用于检测待测样品中百草枯含量的应用。本发明中的基于AgNPs/MIL‑101(Fe)纳米材料SERS基底的拉曼光谱检测方法具有高的敏感度和更低的检测限，对罗丹明6G进行检测并计算10^‑6mol/L R6G的EF数值为2.09×10⁹，在此研究并计算R6G拉曼归属峰强RSD＝7.55％；对百草枯进行检测，其检测最低浓度为10^‑12mol/L，并将10^‑6mol/L百草枯与此基底结合在不同pH中进行拉曼信号检测对比，其拉曼信号值相对稳定，在pH＝3‑11的环境下均可进行百草枯的检测。

技术领域

本发明属于拉曼光谱检测技术领域，尤其是涉及一种基于AgNPs/MIL-101(Fe)纳米材料SERS基底的制备方法、SERS基底及应用。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)是在普通拉曼散射的基础上发展起来的一种技术。众所周知，表面增强拉曼光谱(SERS)是一门快速无损检测的光谱技术，具有高灵敏度、高准确度、指纹光谱以及不受水分子干扰等特点，可以实现单分子的检测。随着激光技术的迅速发展和纳米材料制备技术的日益成熟，SERS不仅在单晶表面分子吸附、化学反应机理以及生物体内细胞行为等科学研究中发挥重要作用，也越来越多的在食品安全、环境污染化学武器和艺术品鉴定等实际生活中得到广泛应用。

目前学术界普遍认同的SERS机理主要有物理增强机理和化学增强机理两类：物理增强模式即电磁场增强(Electromagnetic Mechanis,EM)和化学增强模式即电荷转移增强(Charge Transfer,CT)。电磁场机理是一种物理模型，它认为SERS效应起源于金属表面局域电场的增强。电磁场增强机理的模型主要有以下三种表面等离子体共振模型(SPR)、天线共振子模型和镜像场模型，其中表面等离子体共振(SPR)增强机理被认为是电磁场增强的最主要贡献者，这种机理认为粗糙的贵金属表面受到激光照射时，表面的等离子体可以被激发到较高的能级并与光波电场耦合产生共振，使金属表面的电场增强，由于拉曼散射的强度和所处光电场的强度的平方成正比，因此使得拉曼散射效应也极大增强。化学增强主要包括以下三种机理：由于吸附物和金属基底的化学成键导致非共振增强；由于吸附分子和表面吸附原子形成表面络合物而导致的共振增强；激发光对分子-金属体系的光诱导电荷转移的类共振增强。

MOFs是金属有机骨架化合物(英文名称Metal organic Frameworks)的简称。是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料,它既不同于无机多孔材料，也不同于一般的有机配合物，兼有无机材料的刚性和有机材料的柔性特征，使其在现代材料研究方面呈现出巨大的发展潜力和诱人的发展前景。MOFs具有多孔、大比表面积和多金属位点等诸多性能，因此在化学化工领域得到许多应用，例如气体贮存、分子分离、催化和药物缓释等。正因MOFs的独特特点，有研究者将此材料应用拓展到SERS领域，更加丰富MOFs材料的应用前景。

2017年曹小林等人采用溶液浸渍将金属原位还原包埋在MOF中所制备得到多种AuNPs/MOFs的SERS活性材料，这些新型复合材料具有较高的灵敏度、稳定性和重现性，为利用SERS技术检测农药提供了一条新的途径开题报告里面有引入。但此制备方法由于原位还原不能控制金属粒子的尺寸和形貌，导致实现SERS性能优化比较困难。2018年杨海飞等人通过层层组装成功合成了核-壳型金纳米颗粒，其检测六亚甲基四胺的检测限为10^-8M。这种方式的缺陷在于金属粒子间距不易控制，达不到“热点”最佳状态。