[发明专利]超疏水纳米银结构拉曼增强基底材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超疏水纳米银结构拉曼增强基底材料及其制备方法。

背景技术

表面拉曼增强效应是将化学物质吸附在粗糙金属表面从而极大增强被探测物质的拉曼光谱强度的行为。拉曼光谱可以很好的反映分子的结构信息，拉曼增强光谱的发现极大的降低了探测物质的浓度，从而扩大了拉曼光谱的应用范围。拉曼增强光谱在生物传感、单分子监测、环境等领域都有重要的应用。银作为一种优秀的拉曼增强基底材料，纳米级别的银颗粒间距可以产生很强的拉曼增强效果，自1974年Fleishmann等首次在粗糙银表面发现拉曼增强效应以来，研究者们制备出很多溶胶状纳米银颗粒，然而该拉曼增强溶胶易凝聚，拉曼增强重复性差，很难用于实际应用。因此在基底表面直接制备具有一定粗糙度的纳米银颗粒成为研究的重点。尽管检测极限达低于10^-10M的超灵敏拉曼增强基底已经被许多研究者报道过，但是这些基底制备过程复杂，所需设备昂贵，且无法重复使用，因此仍不适合实际应用。制备出周期性的纳米银阵列固然是研究者的目标，但获得一种易于制备，保存期限长，且可以多次使用的拉曼增强基底对于生产实践是有着重要意义的。

发明内容

本发明针对现有超疏水性材料存在的上述不足，提供一种具有耐腐蚀性且稳定的超疏水纳米银结构拉曼增强基底材料及其制备方法。该方法系化学沉积的方法制备，且制备条件宽松，易于实现大规模生产。样品能够在耐酸、耐碱、耐各种有机物，因而能够长期储存，不易变质。且该产品可多次重复实用，因而可以广泛用于生物、化学检测等领域。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种超疏水纳米银结构拉曼增强基底材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

A、将基材依次进行表面除油和酸洗处理；

B、将处理后的基材置于化学镀银沉积液中进行化学沉积，所述化学沉积的时间为2～30min，温度为20～80℃；

C、将沉积得到的纳米银基底放置在干净的环境中1～2月，即得所述超疏水纳米银结构拉曼增强基底材料。

本发明的基底材料的超疏水性能无需任何表面化学、物理修饰，样品存放1～2月，样品表面达到超疏水状态(接触角大于150°)。

优选的，所述化学镀银沉积液包括如下组分：0.02～0.20mol/L硝酸银、0.02～0.20mol/L络合剂、0～4.0mol/L硼酸、0～0.5mol/L次亚磷酸钠、添加剂0～3g/L；并调整pH值至7.5～9.5。pH值可用碱性试剂(如氨水)进行调整。

优选的，所述化学镀银沉积液包括如下组分：0.02～0.20mol/L硝酸银、0.02～0.20mol/L络合剂、2.0～4.0mol/L硼酸、0.3～0.5mol/L次亚磷酸钠以及0.05～1g/L添加剂，并调整pH值至8～9。

优选的，所述添加剂为聚乙醇、乙醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种的混合物。

优选的，所述络合剂为柠檬酸盐、苹果酸、乙二胺四乙酸盐、醋酸盐、乙二胺中的一种或几种。

优选的，所述基材为铜片、银片、铁片、铝片、铜合金、银合金、铁合金、铝合金或表面溅射铜的非金属基材。

优选的，所述表面溅射铜的非金属基材为表面溅射铜的玻璃基材。

本发明还涉及一种上述的制备方法制得的超疏水纳米银结构拉曼增强基底材料，所述基底材料表面纳米银结构薄膜的厚度为10nm～1μm。

优选的，所述基底材料表面纳米银结构为长度为0.5～1.5μm，厚度为0.01～0.02μm片状结构，且若干片状结构纳米银形成直径为0.5～1.5μm的球状团簇。更优选，银颗粒间距为10～150nm。

优选的，所述基底材料的基底表面接触角大于150°；以罗丹明6G作为探针分子，拉曼增强效应的探测极限低至10^-12mol/L。

本发明制得的拉曼增强基底材料，所需检测液滴体积可低至4μL，基底表面可以进行多点探测，且基底表面经清洗后可重复实用，所述清洗液体主要包括乙醇、丙酮等有机溶剂。该拉曼增强基底材料的超灵敏探测性能得益于基底表面的超疏水性能，表面探测液滴蒸发后探针分子的浓缩聚集效应造成。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、通过简单的化学沉积法在金属或非金属表面沉积一层粗糙纳米银颗粒，镀液成分在一定成分内，所获得的粗糙银表面均有一定的拉曼增强效果；