[发明专利]一种石墨烯/TiN-Ag复合材料及其制备方法

说明书

一种石墨烯/TiN‑Ag复合材料，包括形成于硅片上利用聚乳酸微球排列形成的二维结构阵列模板，在该模板上交替沉积的TiN‑Ag层和石墨烯层。制备石墨烯/TiN‑Ag复合材料的步骤包括：一、利用聚乳酸微球通过自组装技术制备二维周期性结构阵列，得到聚乳酸微胶体球模板；二、旋涂TiN层和磁控溅射Ag层；三、电子回旋等离子体溅射沉积石墨烯层。本发明的一种石墨烯/TiN‑Ag复合材料其中的石墨烯层和TiN‑Ag层的复合作用，使得基底可以实现对于多种激发波长下的拉曼增强，一定程度上克服了基底对于激发光源的依赖性，拓宽了其拉曼分析应用范围。

技术领域

本发明属于表面增强拉曼散射光谱(SERS)检测技术领域，具体涉及一种石墨烯/TiN-Ag复合材料及其制备方法。

背景技术

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering，SERS)由于检测灵敏度高、分析速度快、无水性干扰，可实现对样品的无损检测等优点已被用于生物医药，环境监测，食品安全等领域。制备高活性SERS基底是制约表面增强拉曼散射技术应用的关键问题。传统的SERS基底一般都采用贵重金属如金、银、铜等，但这些基底材料具有成本高，且金属表面需要粗糙化处理后才能具有较高SERS活性，而粗糙基底大多不稳定，易受其他物质干扰，导致基底的稳定性差。

在具体的SERS检测中，表面等离子体的共振频率随金属纳米粒子的种类、尺寸、形状等发生变化，因此，表面增强拉曼信号可以通过控制这些因素获得。其中，所放置的分析物的基底表面的粗糙度是表面等离子体的产生和拉曼信号的增强的重要因素。在实际的应用中，使用者还发现，仅仅依靠贵金属纳米颗粒本身的表面等离子体共振性质，对激发光源的依赖性很强，因而也存在严重的应用局限性。

发明内容

针对现有技术问题，本发明的目的在于提供一种石墨烯/TiN-Ag复合材料及其制备方法。

本发明所提供的一种石墨烯/TiN-Ag复合材料，包括形成于硅片上利用聚乳酸微球排列形成的二维结构阵列模板，在该模板上交替沉积的TiN-Ag层和石墨烯层，TiN-Ag层和石墨烯层的沉积厚度分别是50-100nm和2-10nm。

其中，TiN-Ag层是中TiN和Ag的摩尔比为10:(1-2)。

其中，石墨烯层通过电子回旋等离子体溅射沉积得到。

其中，制备石墨烯/TiN-Ag复合材料的步骤包括：

一、利用聚乳酸微球通过自组装技术制备二维周期性结构阵列，得到聚乳酸微胶体球模板；

二、旋涂TiN层和磁控溅射Ag层。

三、电子回旋等离子体溅射沉积石墨烯层。

其中，步骤一具体为：

(1)取硅片浸泡在1-3％的十二烷基硫酸钠溶液中12～36小时，使其具有亲水特性；

(2)配制聚乳酸微球的乙醇溶液，按照聚乳酸微球和乙醇溶液质量体积比例为1g:0.5～2mL混合后超声，使其分散均匀；

(3)将上述聚乳酸乙醇的溶液滴在具有亲水性的硅片上，使液体均匀铺开后，倾斜插入水中，使液体在水面扩散，形成单层紧密排列的结构阵列；

(4)液面静止后用清洗好的硅片捞取，并将多余的水用滤纸吸除，倾斜放置直至完全干燥即可得到排有聚乳酸小球阵列的硅片。

其中，步骤二具体为：

将TiN分散到无水乙醇中，加入PVP，升温到80℃搅拌3小时，得到混合物，使得PVP中掺杂TiN。将排有聚乳酸小球阵列的硅片放置到匀胶仪中，将混合物旋涂到聚乳酸小球阵列的硅片中，干燥得到含TiN的聚乳酸小球阵列的硅片；