[发明专利]一种表面增强拉曼散射基底及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种表面增强拉曼散射基底及其制备方法和应用，所述表面增强拉曼散射基底包括依次层叠设置的光源层、半导体衬底层以及拉曼散射材料层。本发明在基底中引入原位光源层，实现拉曼散射的原位增强，能够提升基底的光利用率，表面增强效果更好，具有较高的稳定性、灵敏度和重现性，能够满足多种需求的拉曼散射器件，且制备工艺简单，成本低廉。

技术领域

本发明涉及拉曼散射技术领域，尤其涉及一种表面增强拉曼散射基底及其制备方法和应用。

背景技术

表面增强拉曼散射光谱作为一种超灵敏和无损伤的分析工具在电化学、工业检测、环境分析和生物医学等领域已经展现出强大的能力。如今制约该技术面向实际应用的最大阻碍在于基底的重现性问题。尽管各种基底被开发用来提升增强因子，实现定量检测，延长基底寿命和允许在不同环境中研究表面增强拉曼散射，截止到目前，仍很难得到一种同时兼具低成本，高稳定性，高灵敏度和重现性好的表面增强拉曼散射基底。目前，常用的方法是根据不同的应用领域，通过设计具有特定功能的基底来满足相关的要求。在定量分析中，首选均一、可重现的基底；然而，在痕量检测中，要优先考虑有最大增强效果的基底。在生物相关的检测中，需要洁净、有良好生物兼容性的基底。

CN103674928A公开了一种表面增强拉曼散射器件，器件为毛细管中置有混合胶体和活性衬底，其中，混合胶体由重量比为1.8-2.2:0.001-0.003:100的聚(N-异丙基丙烯酰胺)、金纳米棒和水组成，活性衬底为电热丝的表面站立有其表面修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米锥形棒；方法为先向六水合硝酸锌水溶液中加入氨水至其完全溶解，得到电沉积液，再将电热丝作为阴极置于其中电沉积，得到其表面站立有氧化锌纳米锥形棒的电热丝，接着，先将其表面站立有氧化锌纳米锥形棒的电热丝浸入硝酸银溶液中于紫外光下照射，得到活性衬底，再将活性衬底和混合胶体置于毛细管中，制得目的产物。它可广泛地用于环境、化学、生物等领域的水溶液中对污染物的实时检测。但是该发明提供的拉曼散射器件的光利用率较低，同时其稳定性、灵敏度和重现性均有待提升。

CN111426676A公开了一种基于金属纳米碗表面增强拉曼散射基底，基于金属纳米碗表面增强拉曼散射基底由高分子纳米碗和金属膜组成，金属膜覆盖在高分子纳米碗的内表面和外表面；基于金属纳米碗表面增强拉曼散射基底的增强因子为107-109，增强因子为相同浓度的染料溶液在有增强基底和无增强基底上拉曼信号强度的比值，有增强基底为基于金属纳米碗表面增强拉曼散射基底，无增强基底与有增强基底的区别仅在于其无金属膜；制备方法为：以高分子纳米碗为基底，在其上垂直溅射金属膜制得基于金属纳米碗表面增强拉曼散射基底。该发明的制备方法简单，制得的基于金属纳米碗表面增强拉曼散射基底增强效果显著。同样的，该发明的表面增强拉曼散射基底的光利用率较低，稳定性、灵敏度和重现性难以满足现有需求。

CN105784667A公开了一种表面增强拉曼散射基底，包括聚乳酸静电纺丝薄膜以及分布在所述聚乳酸静电纺丝薄膜表面和内部的金属纳米粒子，该金属纳米粒子带有正电。该表面增强拉曼散射基底具有增强能力高，重复性好，可长期保存、可以富集待测物等优点。该发明还提供了一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括：(1)将聚乳酸溶解于有机溶剂中，得到纺丝液，将所述纺丝液进行电纺，得到聚乳酸静电纺丝薄膜；(2)将金属纳米粒子通过点样的方式设置在所述聚乳酸静电纺丝薄膜的表面和内部，得到所述表面增强拉曼散射基底。该表面增强拉曼散射基底的制备方法简单，适合大规模批量生产。但是聚乳酸薄膜衬底会影响光利用率，且工作的稳定性、灵敏度和重现性较低。

因此，设计一种制作工艺简单、成本低廉、光利用率高、稳定性高、灵敏度高、重现性高且能满足多种需求的拉曼散射器件具有重大的实用意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种表面增强拉曼散射基底，特别在于提供一种原位表面增强拉曼散射基底，其具有较高的光利用率，对拉曼散射基底表面增强效果更好，稳定性、灵敏度和重现性较高，能够满足多种需求的拉曼散射器件，且制备工艺简单，成本低廉。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：