[发明专利]一种SERS基底及其制备方法

说明书

本发明提供了一种SERS基底及其制备方法，涉及拉曼光谱技术领域。所述方法包括：S0，对衬底依次进行清洗和亲水性处理；S1，采用单分散的纳米小球、纳米晶或量子点，在所述衬底表面形成至少一层规则排布的自组装阵列结构；S2，在所述自组装阵列结构的顶部沉积金属活性层；S3，在所述金属活性层上覆盖碳基纳米材料层得到所述SERS基底。本发明在大面积规则排布的自组装阵列结构上沉积金属活性层，无需退火就可以形成周期性的金属纳米结构，接着覆盖碳基纳米材料层使得金属纳米结构与空气隔绝而避免或减缓其氧化过程，进而使得SERS基底不仅具有非常高的灵敏度，还能维持长久的活性。

技术领域

本发明涉及拉曼光谱技术领域，更具体地，涉及一种SERS基底及其制备方法。

背景技术

拉曼光谱技术是一种用来研究分子振动的光谱方法，借助光谱分析获得与分子振动相关的特征峰，从而获得有关探针分子的成分、结构等关键信息，因此是一种重要的检测分析技术。然而，传统拉曼光谱检测中，探针分子的拉曼信号强度太弱，极大地制约了拉曼检测技术的应用范围。1974年，Fleischmann等人首次在粗糙的金属银电极表面获得了极大增强的吡啶分子的拉曼散射信号(Fleischmann et al.Raman spectra of pyridineadsorbed at a silver electrode.Chemical Physics Letters，1974，26(2)：163-166)。此后，表面增强拉曼散射(SERS)技术得以确立并迅速发展起来。表面增强拉曼(Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS)是通过金属纳米结构表面上或附近的探针分子与金属表面发生等离子共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)相互作用从而引发拉曼散射增强，SERS产生的拉曼信号较普通拉曼散射会增强10⁴-10⁷倍。SERS的增强机理主要包括物理增强和化学增强，其中，物理增强是指金属表面激发出的局域表面等离激元(localizedSurface Plasmon Resonance，LSPR)产生强大电磁场来实现拉曼信号的增强；化学增强是指通过金属基底与吸附在其表面的待测分子发生化学作用或电荷转移而实现拉曼信号的增强。相对于其它光谱检测方法，SERS具备高灵敏度、高选择性和检测条件宽松三个明显优势，可广泛地应用于痕量分析、单分子检测、生物医学检测、表面吸附和催化反应等诸多领域。

显而易见，制备高性能SERS基底是实现SERS检测的前提之一。早在1977年Jeanmarie等人就发现具有特定纳米结构的金属(如银、金、铜、铂、钯、钛等)可用于制备高性能SERS基底，其中，银的SERS特性最好。目前，自组装方法已被广泛地用于制备大面积均匀排布的周期性金属纳米结构及相应的SERS活性基底，通过提供高密度的SERS“热点”而实现高灵敏度的SERS检测。

尽管如此，银、钛、铋、铜等金属的活性较强，在空气中暴露易被氧化，用这些金属制备金属纳米结构及相应的SERS基底的活性会随金属氧化而减弱甚至失效。

发明内容

本发明实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的SERS基底及其制备方法。

一方面本发明实施例提供了一种SERS基底的制备方法，包括：

S1，采用单分散的纳米小球、纳米晶或量子点，在衬底的表面形成至少一层规则排布的自组装阵列结构；

S2，在所述自组装阵列结构的顶部沉积金属活性层；

S3，在所述金属活性层上覆盖碳基纳米材料层，得到SERS基底；

其中，在步骤S1之前还包括：

S0，对衬底依次进行清洗和亲水性处理。

其中，所述碳基纳米材料层为厚度为0.3-10nm的石墨烯材料层或厚度为1-10nm的碳包裹层。