[发明专利]连续三维结构纳米银表面增强拉曼光谱基底及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米银表面增强拉曼光谱基底及其制备方法。

背景技术

表面增强拉曼光谱发现于70年代，其基于1927年发现的拉曼光谱发展而来，但是表面增强拉曼光谱信号强度要比拉曼光谱强几个到十几个数量级，被认为是检测有机分子及生物分子的简便、快速、廉价的技术手段。金属银是表面增强拉曼光谱的最好基底，其信号强度一般比金属金高两到三个数量级，因此目前出现了很多集中在表面增强拉曼光谱基底纳米银的制备、组装、表面改性等方面的研究工作。

表面增强拉曼光谱需要基底金属表面具有一定的粗糙度，否则光谱信号很弱，因此研究人员在制备表面有一定粗糙度的表面增强拉曼光谱基底上进行了大量的研究，研究方向大多为通过刻蚀方法先预制一种具有粗糙表面或者三维结构的基片，再通过电化学沉积或者化学气相沉积等方法在此预制的具有粗糙表面或者三维结构基片上沉积拉曼信号增强金属来制备表面增强拉曼光谱基底，通过一系列复杂的处理工艺得到的表面增强拉曼光谱基底表面虽然具有一定粗糙度或者三维纳米结构，但是制备工艺复杂，成本高。同时，由于纳米材料本身具有的高比表面能，在沉积过程中形成的金属结构往往会出现不连续均匀的情况，使得检测过程中信号的寻找定位费时费力。

当今的分子检测技术对表面增强拉曼光谱基底的灵敏度提出了更高的要求，需要在ppm级的浓度下具有较好的响应。尽管基于纳米银的表面增强拉曼光谱已经有很多报道，但是目前还主要是研究纳米银形貌、组装等对拉曼光谱影响的理论研究，制备规则、连续、ppm级响应灵敏度的整个表面具有均匀拉曼信号的基底还是一个挑战。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术制备的纳米银表面增强拉曼光谱基底信号均一性差、灵敏度低，制备工艺复杂、成本高的问题。本发明提供了连续三维结构纳米银表面增强拉曼光谱基底及其制备方法。

本发明连续三维结构纳米银表面增强拉曼光谱基底自下而上依次由聚苯胺薄膜、纳米金层和三维纳米银层组成，聚苯胺薄膜是由未掺杂的聚苯胺粉末与N-甲基吡咯烷酮按1∶3的质量比制成。本发明连续三维结构纳米银表面增强拉曼光谱基底的制备方法，通过以下步骤实现：一、聚苯胺薄膜的制备：按未掺杂的聚苯胺粉末与N-甲基吡咯烷酮质量比为1∶3的比例将未掺杂的聚苯胺粉末溶于N-甲基吡咯烷酮中得到聚苯胺溶液，再把聚苯胺溶液铺展在玻璃基片上，然后将玻璃基片放入蒸馏水中熟化16h～50h，得到聚苯胺薄膜，再用蒸馏水洗涤聚苯胺薄膜后于室温下晾干；二、将步骤一得到的聚苯胺薄膜裁剪成小片，然后将小片置于0.1～1mol/L的掺杂剂中，掺杂3～7天；三、将掺杂后的聚苯胺薄膜小片用蒸馏水清洗干净，然后置于0.01～0.05mol/L的含金溶液中反应10s～60s后取出，用蒸馏水洗涤并于室温下晾干；四、将经步骤三处理后的聚苯胺薄膜小片置于0.01～0.1mol/L的硝酸银溶液中反应1h～5h后，取出，用蒸馏水洗涤并于室温下晾干，即得连续三维结构纳米银表面增强拉曼光谱基底。

本发明中连续三维结构纳米银表面增强拉曼光谱基底可广泛应用于检测ppm级浓度的有机分子和生物分子，其表面的纳米银层具有连续均匀的三维结构，检测时信号寻找快速准确，拉曼信号强，检测灵敏度高，且信号响应均匀。本发明中连续三维结构纳米银表面增强拉曼光谱基底的制备方法，工艺简单快速，价格低廉，可以得到大面积的金属结构连续均匀、拉曼信号强的连续三维结构纳米银表面增强拉曼光谱基底。本发明中利用步骤三和步骤四分别得到三维结构纳米银表面增强拉曼光谱基底的纳米金层和三维纳米银层，这两层金属层的形成只是基于聚苯胺本身的化学还原性，无需任何其它的外部条件和工艺，降低了制备工艺成本，其中步骤三中采用含金溶液作为金源，大大降低了金源的成本。

附图说明