[发明专利]一种自组装三维铜拉曼增强基底及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种自组装三维铜拉曼增强基底及其制备方法与应用，属于拉曼光谱分析领域。本发明使用的原料是相对廉价的铜，大大降低SERS基底的应用成本；本发明利用碳点代替普通有机分子，制备出铜的自组装结构，所得铜基底不需特殊保护，无需特殊处理，可直接使用；本发明制得的自组装三维铜可以在空气中长时间保存；本发明制得的自组装三维铜具有大量的SERS活性位点，对于探针分子(4‑ATP)的检测限是10^‑8mol/L；本发明制得的自组装三维铜拉曼增强基底具有丰富的“热点”和超高的稳定性，并且在使用时不需要任何的前处理，在常温空气中放置数月而不失活，有利于与拉曼基底的大范围应用和拉曼分析技术的大范围应用。

技术领域

本发明属于拉曼光谱分析领域，涉及一种拉曼增强基底的制备，具体涉及一种自组装三维铜拉曼增强基底及其制备方法与应用。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)光谱克服了普通拉曼散射光谱信号弱的劣势，又具有普通拉曼光谱操作简单、特异性强、周期短等优点，因此在痕量生化物质传感器的开发和单分子检测方面有着巨大的发展潜力。实验证明，具有纳米尺寸的缝隙、尖端或者边界结构的等离子金属，能将有机分子的拉曼信号增加百亿倍，因而被称为拉曼“热点”结构。制备具有拉曼“热点”结构的基底，是构建高灵敏度和特异性的表面拉曼检测体系的关键。

目前，高活性SERS基底材料主要是不同形貌的银金贵金属纳米溶胶，但是这些溶胶容易团聚，使用时前处理复杂，基底上信号的重复性差，而且成本较高，限制了其实际应用。铜虽然便宜，但是化学和热力学稳定性较差。受生物矿化的启发，研究者发现纳米材料在杂化的有机分子作用下，会互相识别，进而自发的形成一种稳定的组装结构。具有组装结构的拉曼增强基底，具有以下优势：1.由于自组装结构是堆积产生的，因而具有丰富的堆积孔；2.组装单体被有机分子稳定，在堆积时不会相互溶解结晶，能部分保留纳米颗粒的活性表面；3.相较于普通块状纳米颗粒，组装体由于聚集导致表面能降低，因而能够保持长期稳定。

然而，杂化的有机分子会影响拉曼光谱的准确性和灵敏度，普通的自组装结构作为拉曼增强基底需要复杂的前处理过程。碳点是新型的“0”维碳纳米结构，具有有机物外壳，与无机纳米颗粒具有很强的相互作用，能够引导纳米颗粒的自组装，并且具有特殊的量子点内核，可以作为有效的光转化和电子转移界面，因而不会对组装体的活性产生影响。因此，利用碳点引导铜纳米自组装，制备具有三维“热点”结构的铜SERS基底，将具有高的SERS活性、稳定性、可重复性以及经济性，有利于表面增强拉曼光谱的进一步推广和应用。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种自组装三维铜拉曼(SERS)增强基底的制备方法。该方法操作简单，制备的基底可以直接使用，避免了复杂的前处理，成本低廉。而且在空气中可以常温放置一个月，仍保持较强活性，能满足一般检测的需求。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制得的自组装三维铜拉曼增强基底。

本发明的再一目的在于提供上述自组装三维铜拉曼增强基底的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种自组装三维铜拉曼增强基底的制备方法，包括如下步骤：

(1)将碳源和改性剂混合，反应，制备碳点溶液；

(2)向铜离子前驱体中加入铜离子配体，以控制溶液中游离铜离子的浓度，然后加入步骤(1)中制备的碳点溶液，得到混合溶液；

(3)将还原剂加入到步骤(2)制备的混合溶液中，搅拌反应，反应结束后离心，分离沉淀得到自组装拉曼增强活性铜粉；

(4)在载体上，将步骤(3)制备的自组装拉曼增强活性铜粉制成铜粉悬浊液，沉积铜粉制备自组装三维铜拉曼增强基底；