[发明专利]一种高稳定性可循环使用表面增强拉曼基底及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于痕量有机物检测技术领域，特别涉及一种高稳定性可循环使用表面增强拉曼效应基底及其制备方法。

背景技术

表面增强拉曼效应用于化学、生物分子的痕量检测，具有灵敏度高、检测时间短、费用低、无损分析等优点。该方法需要以金、银等材料制备的高灵敏度的表面增强拉曼基底作为基础，由于银纳米结构基底在大气条件下易发生氧化、硫化，其不良的化学稳定性阻碍了表面增强拉曼效应的应用。同时传统的表面增强拉曼效应基底不具备循环使用的能力，材料利用率低、检测成本高，大大限制了表面增强拉曼效应的进一步发展。

利用原子层沉积技术，在银纳米结构增强拉曼效应基底上沉积一层氧化钛薄膜可有效提高基底的稳定性，并实现基底的循环使用。因超薄的氧化钛层不会大幅度衰减表面增强拉曼信号，基底具有良好的表面增强拉曼效应；同时将氧化钛薄膜均匀沉积在银纳米棒表面使其同外界环境隔离，提高了银纳米棒抗氧化和抗硫化的能力，从而大幅度提升了基底的表面增强拉曼效应的稳定性。氧化钛作为一种化学稳定、高催化效率的光催化剂材料，结合紫外光可催化分解基底表面吸附的有机物，经紫外光照射后的基底表面无有机物残余，可作为清洁的基底循环使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高稳定性、可循环使用的银@氧化钛纳米棒表面增强拉曼效应基底，及利用原子层沉积法(Atomic Layer Deposition，ALD)制备银@氧化钛薄膜基底的方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高稳定性、可循环使用表面增强拉曼效应基底，在银纳米棒阵列薄膜表面上均匀涂覆一层非晶态氧化钛薄膜，得到银@氧化钛复合纳米棒阵列薄膜作为表面增强拉曼效应基底。

所述银纳米棒阵列薄膜为斜棒阵列薄膜或者圆柱直棒阵列薄膜，纳米棒长度为300nm～500nm，所述非晶态氧化钛薄膜的厚度为不大于5nm。

一种上述的表面增强拉曼效应基底的制备方法，利用倾斜生长方法，在基片上沉积金属银，得到银纳米棒阵列薄膜，利用原子层沉积技术在银纳米棒阵列薄膜表面沉积一层非晶态氧化钛薄膜，得到银@氧化钛复合纳米棒阵列薄膜作为表面增强拉曼效应基底。

利用倾斜生长方法制备银纳米棒阵列薄膜的方法为：在室温下，将基片固定在电子束蒸发镀膜机的样品台上；采用金属银为靶材，将电子束蒸发镀膜机腔室抽至真空度为3×10^－5Pa～8×10^－5Pa；调整电子束入射角为82度～88度，并使样品台静止或以5rpm～10rpm的速率旋转，在样品台的基底上生长银纳米棒阵列薄膜。

利用原子层沉积技术沉积氧化钛薄膜的方法为：利用原子层沉积技术沉积氧化钛薄膜时，将预先制备好的银纳米棒阵列薄膜基底放入原子层沉积反应腔体中部，以四二甲氨基钛和水作为反应前驱体，交替通入反应腔体中，腔体温度为82℃～100℃。

本发明的有益效果是通过原子层沉积法在银纳米棒表面上均匀沉积氧化钛薄膜，由于超薄的氧化钛层不会大幅度衰减银纳米棒的表面增强拉曼效应，基底具有良好的表面增强拉曼效应；利用所述的银@氧化钛纳米棒薄膜作为基底，可以有效隔绝外界环境，防止银纳米棒的氧化、硫化，提高了基底的性能稳定性。氧化钛作为一种化学稳定、高催化效率的光催化剂材料，结合紫外光可催化分解基底表面吸附的有机物，经紫外光照射后的基底表面无有机物残余，可作为清洁的基底循环使用。该基底具有良好的表面增强拉曼效应，同时具有优异的性能稳定性及循环使用功能，从而降低基底使用及有机物检测的成本，在有机分子的痕量、快速检测方面具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为实施例1中制备的银@氧化钛薄膜增强拉曼基底的扫描电镜照片。

图2为用纯银基底和实施例2中制备的银@氧化钛基底测试痕量罗丹明6G，随放置时间增长，罗丹明6G特征峰1510cm^-1拉曼信号归一化强度的变化；其中Ag表示银基底，Ag@TiO₂表示银@氧化钛复合基底。