[发明专利]一种黑色多孔ZnO材料在SERS检测中的应用

说明书

本发明公开了一种黑色多孔ZnO材料在SERS检测中的应用，以黑色多孔ZnO材料作为基底，对待测物进行吸附后进行SERS检测，其中黑色多孔ZnO材料的表面富含无序晶格缺陷结构，是以锌基金属有机框架化合物为原料，先经过高温煅烧，再在保护气氛下，采用还原剂进行高温还原制得。本发明采用黑色多孔ZnO材料作为基底进行SERS检测，其SERS检测性能可以接近传统的贵金属纳米晶SERS基底，并且具有较高的化学稳定性、规整的结构和低廉的价格，有利于SERS活性基底的便捷、迅速、大批量生产。

技术领域

本发明涉及分子识别技术领域，尤其涉及一种黑色多孔ZnO材料在SERS检测中的应用。

背景技术

在上世纪70年代，Fleischmann和Van Duyne等人在粗糙的银电极表面上，进行拉曼(Raman)光谱测试发现，粗糙的银表面可以放大分子的Raman信号，他们将这一现象命名为表面增强拉曼散射效应(SERS)。经过最近几十年的科学发展，表面增强拉曼散射(SERS)技术已经成为非常重要的痕量甚至单分子水平上无标记检测方法。作为一种高度灵敏，非接触，无损的检测技术，SERS已被广泛用于环境检测，生物成像，医学诊断，指纹分子区分，催化反应监测等领域。

传统的SERS基底材料都是基于具有粗糙表面的贵金属纳米结构，包括金(Au)，银(Ag)，铂(Pt)等。贵金属表面局域电场增强引起的表面等离基元共振(SPR)效应，特别是大量的“热点”出现(在纳米级贵金属间隙处形成的高强度电磁场区域)被认为是增强拉曼散射的一种众所周知的增强机制，即电磁机制(EM)。在这些贵金属基材表面的分析物的拉曼信号增强因子(EFs)为10⁶或更高，分析物的最低可检测限(LOD)可以低于10^-7M的浓度。但是，基于EM的贵金属SERS基板通常需要复杂而精确的制备过程，使其缺乏结构可控性和信号基板的重复性，最重要的是贵金属自身的价格昂贵，限制了其使用成本，也限制了实际应用。此外，贵金属还存在成本高，生物相容性差，容易发生光腐蚀等缺点。而另一种普遍接受的Raman增强模式，即化学增强机理(CM)，主要是指SERS基底与吸附在它们的表面上的分子之间的电荷转移过程。电荷转移会导致分子共振，这将大大增加吸附分子的极化率，并且相应的拉曼散射截面将增加，从而导致SERS信号增强。尽管研究人员普遍接受SERS现象是EM和CM合并的结果，通常认为CM仅起次要作用，因为电荷转移是一种短距离作用，仅存在于SERS基底和待测分子之间的界面上。

在基于EM主导的贵金属材料的第一代SERS技术之后，在最近几年中，基于CM的非贵金属基材得到了大力发展，许多半导体纳米结构，包括Cu₂O，多晶Si，W₁₈O₄₉，TiO₂，MoO₂，导电聚合物和金属有机骨架化合物，构成了第二代SERS底物。与贵金属SERS衬底相比，纳米结构半导体具有可调谐的能带结构和更丰富的共振模式，因此可以有效地控制检测目标分析物相应的工作激发波长(例如532nm、647nm、785nm等)。除了这些特点，半导体SERS底物还具有出色的生物相容性，易于控制的微观形貌以及更丰富的表面活性位点。但是，对于SERS的两个最重要参数，拉曼增强因子(EFs)和分析物的最低可检测限(LOD)，基于CM的半导体材料通常是远低于EM驱动的贵金属。因此，迫切需要寻找一种低成本，高灵敏度，高稳定性，大面积信号均匀性的非贵金属SERS衬底材料来替代传统贵金属材料以实现SERS检测技术的实际应用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种黑色多孔ZnO材料在SERS检测中的应用。

本发明提出的一种黑色多孔ZnO材料在SERS检测中的应用，所述黑色多孔ZnO材料的表面富含无序晶格缺陷结构。

优选地，所述黑色多孔ZnO材料是以锌基金属有机框架化合物为原料，先经过高温煅烧，再在保护气氛下，采用还原剂进行高温还原制得。

优选地，所述锌基金属有机框架化合物为ZIF-8。