[发明专利]表面增强拉曼散射器件及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种器件及制备方法和用途，尤其是一种表面增强拉曼散射器件及其制备方法和用途。

背景技术

表面增强拉曼散射（SERS）技术自发现三十多年以来，SERS效应已经发展成为一种有效的分析手段。近期，人们为了实时地检测水溶液中的有机物，曾试图直接由与待测水溶液接触的SERS活性基底上测得有机物的含量，如题为“Au@pNIPAM Colloids as Molecular Traps for Surface-Enhanced，”Spectroscopic，Ultra-Sensitive Analysis，2009，48（1）：138-143（金@聚（N-异丙基丙烯酰胺）胶体作为分子捕获用于表面增强，光谱，超灵敏检测，《德国应用化学》2009年第48卷第1期138～143页）的文章。该文中提及的金@聚（N-异丙基丙烯酰胺）胶体为在金纳米颗粒的表面修饰一层温敏水凝胶——聚（N-异丙基丙烯酰胺），以便将胶体分散于待测水溶液中作为SERS活性基底时，通过加热使温敏水凝胶层收缩，实现对待测分子的“捕获”；制备方法先将金纳米颗粒加入温敏水凝胶的单体中，再通过加入引发剂在金纳米颗粒表面引发聚合得到温敏水凝胶壳层。但是，无论是胶体，还是其制备方法，均存在着不足之处，首先，活性基底中金纳米颗粒的间距不可调，尤为不能将间距调整至10纳米左右的最佳值，使其不能充分地发挥金纳米颗粒间的“热点”作用，从而使SERS效应的增强效果有限；其次，制备方法不能获得具有较高检测灵敏度的活性基底。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种对金纳米颗粒的间距可调，以及多级耦合增强的表面增强拉曼散射器件。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述表面增强拉曼散射器件的制备方法。

本发明要解决的又一个技术问题为提供一种上述表面增强拉曼散射器件的用途。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：表面增强拉曼散射器件包括由聚（N-异丙基丙烯酰胺）（pNIPAM）和金（Au）纳米颗粒组成的胶体，特别是，

所述胶体为混合胶体，所述混合胶体由重量比为1.8～2.2：0.001～0.003：100的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（pNIPAM）、金（Au）纳米棒和水组成，且被置于毛细管中；

所述毛细管中还置有活性衬底，所述活性衬底为电热丝的表面站立有氧化锌纳米锥形棒，所述氧化锌纳米锥形棒上修饰有银纳米颗粒；

所述金纳米棒的棒长为50～70nm、棒直径为10～14nm，所述电热丝的直径为200～400μm，所述氧化锌纳米锥形棒的棒长为1～3μm、棒根直径为80～120nm，所述银纳米颗粒的粒径为8～12nm。

作为表面增强拉曼散射器件材料的进一步改进：

优选地，毛细管的管直径为300～500μm；利于目的产物SERS性能的发挥。

较好的是，电热丝为康铜丝，或锰铜丝，或镍铬丝，或碳化硅丝；便于电热丝原料来源的多样化。

较佳的是，置有活性衬底的毛细管中混合胶体的体积为毛细管内腔体积的1/3～2/3；易于目的产物与待测水溶液的充分接触。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述表面增强拉曼散射器件的制备方法包括金纳米棒的制作，特别是完成步骤如下：

步骤1，按照重量比为1.8～2.2：0.001～0.003：100的比例将聚（N-异丙基丙烯酰胺）、金纳米棒和水相混合，得到混合胶体；

步骤2，先向浓度为1.5～2.5wt%的六水合硝酸锌（Zn(NO₃)₂·6(H₂O)）水溶液中缓慢加入浓度为25～30wt%的氨水，直至生成的氢氧化锌白色沉淀物完全溶解，得到电沉积液，再将电热丝作为阴极、石墨为阳极，一起置于电沉积液中，于恒定电流为45～55μA下电沉积1～2h，得到其表面站立有氧化锌纳米锥形棒的电热丝；

步骤3，先将其表面站立有氧化锌纳米锥形棒的电热丝浸入浓度为0.5～1.5mol/L的硝酸银（AgNO₃）溶液中，并于紫外光下照射1～2h，得到活性衬底，再将活性衬底和混合胶体置于毛细管中，制得表面增强拉曼散射器件。

作为表面增强拉曼散射器件的制备方法的进一步改进：