[发明专利]用于拉曼光谱检测的表面性质可控的SERS基底及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了用于拉曼光谱检测的表面性质可控的SERS基底及其制备方法和应用。以反相微乳液法合成由CTAB分子包覆金或银纳米粒子，得到疏水性SERS基底；通过相转移反应对获得的疏水性SERS基底表面性质进行调控，得到亲水性SERS基底。以两种不同性质的纳米粒子作为SERS基底，对不同性质的探针分子进行拉曼检测。本发明的方法对具有疏水性的探针以及阴离子探针的拉曼检测具有高灵敏检测能力。通过疏水性基底与疏水性探针的疏水‑疏水相互作用以及亲水性基底与阴离子探针的静电选择吸附作用，无需将探针分子通过巯基化预处理即可实现探针分子在SERS基底上的负载，可以获得探针分子的拉曼信号增强。

技术领域

本发明属于化学分析检测领域，具体的涉及用于拉曼光谱检测的表面性质可控的金或银纳米粒子SERS基底及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着科技的创新和不断进步，表面增强拉曼光谱(Surface EnhancedRaman Spectroscopy,SERS)已成为化学领域中的重要检测工具。SERS的出现弥补了拉曼信号检测强度低的缺点，使对于单分子的检测成为可能。有关研究表明拉曼信号的增强程度已经达到了10⁶-10⁸倍，这让SERS可以应用于单分子检测和痕量物质的分析检测，拓宽了拉曼光谱的未来发展道路。SERS的增强机理主要有两种解释，分别是物理增强和化学增强。目前研究发现，金、银、铜纳米粒子可以产生表面等离子体共振现象。基底的形状也会对SERS信号产生影响，具有尖端结构的金属纳米材料，如纳米线，纳米星等，都有益于SERS效应，因此这些结构常被用于表面增强拉曼基底。SERS技术的应用领域越来越多，这也对SERS技术提出了更高的要求，对于复杂环境中信号的影响，以及探针分子的负载方式，都限制了SERS的发展和应用，所以制备一种可以具有普适性的SERS基底至关重要。

微乳液是由水相、油相和表面活性剂(或某些助表面活性剂)组成的热力学稳定的体系，表面活性剂具有亲水的头部基团和亲油的尾部基团，这使得其可以在油水界面定向排列，连接油水两相。微乳液的分类可以根据连续相进行划分，分为油包水(W/O)型、水包油(O/W)型和双连续型。其中油包水型微乳液也称为反相微乳液，反相微乳液中油相为连续相，水相以液滴的形式分散在油相中，在水相中可以发生化学反应，合成纳米粒子。这种方法合成的纳米粒子可以有效控制合成的粒子的尺寸、形貌和表面性质。

在非极性溶剂中合成的纳米粒子一般都具有疏水性，但是在很多应用中都需要用到亲水性的纳米晶体，因此，人们研究了很多将疏水性纳米粒子转移到水中的方法。常用的一种相转移的方法为亲水壳层法，这种方法通过表面活性剂之间的相互作用，在纳米粒子表面形成表面活性剂双层结构，第二层表面活性剂的亲水端朝外，使纳米粒子具有亲水性。

基于反相微乳液法和相转移反应，可以进行SERS基底的制备，通过反相微乳液法制备纳米粒子，这种纳米粒子的表面修饰着一层表面活性剂分子，因此其具有疏水性，然后通过相转移反应对其进行表面改性，可以得到亲水性的基底，这使得可以在相同的无机金属上获得两种表面性质不同的SERS基底，同时，这种方法无需通过巯基对探针分子进行预处理，创新了探针分子在基底上的负载方式。

发明内容

本发明的目的在于制备一种合成工艺简单，材料制备成本低、具有较好的重现性，增强拉曼信号，同时具有普适性的用于拉曼光谱检测的表面性质可控的SERS基底。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：用于拉曼光谱检测的表面性质可控的SERS基底的制备方法，包括如下步骤：

1)以反相微乳液法合成由CTAB分子包覆金或银纳米粒子，得到疏水性SERS基底CTAB-Au NPs或CTAB-Ag NPs；

2)通过相转移反应对步骤1)获得的疏水性SERS基底CTAB-Au NPs或CTAB-Ag NPs表面性质进行调控，得到亲水性SERS基底(CTAB)₂-Au NPs或(CTAB)₂-Ag NPs。