一种盐桥辅助原电池诱导生长金纳米颗粒表面增强拉曼散射基底的制备方法技术

本发明专利技术属于硅片表面增强拉曼散射效应领域并公开了一种盐桥辅助原电池诱导生长金纳米颗粒表面增强拉曼散射基底的制备方法；一、用氯金酸、柠檬酸钠和硼氢化钠配制金籽晶胶体溶液；二、取琼脂、氯化钾，加入蒸馏水，溶解后倒入U型管中得到琼脂－氯化钾盐桥；三、将金籽晶胶体溶液滴加到ITO导电玻璃表面，得到旋涂过金籽晶的ITO导电玻璃衬底；四、用导线把石墨与ITO导电玻璃衬底连接，石墨置于氯化亚铁溶液中，ITO导电玻璃衬底置于沉积液中；琼脂－氯化钾盐桥插入两种溶液当中，静置3h；五、将ITO导电玻璃衬底溅射银，得到金纳米颗粒表面增强拉曼散射基底。本发明专利技术方法简单、制备时间短，制备的金纳米颗粒衬底具有很好的SERS活性和均匀性、检测灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
一种盐桥辅助原电池诱导生长金纳米颗粒表面增强拉曼散射基底的制备方法
本专利技术涉及硅片表面增强拉曼散射效应领域，具体涉及一种盐桥辅助原电池诱导生长金纳米颗粒表面增强拉曼散射基底的制备方法。
技术介绍
金纳米粒子的特殊光学性能是纳米材料领域中研究的热点之一，由于它具有良好的稳定性、生物亲和性再加上其表面等离子体共振吸收等性质，使其在众多领域都具有广阔的应用前景。由于金纳米结构的表面等离子体共振吸收的特性能够诱导较强的电磁场增强，因此，金的各种结构也广泛用于表面增强拉曼散射(SERS)研究当中。众所周知，金纳米粒子的光学性质与尺寸、大小、形状密切相关，传统金纳米颗粒的制备方法主要有物理方法和化学方法。物理方法是采用自上而下的方法，将本体金直接转变为纳米微粒，如真空蒸镀法、激光消融法和激光诱导尺寸消减技术等。而化学方法是采用自下而上的方法，通过化学还原、光解、热解、电解等方法来产生金原子，金原子继续成核，生长进而形成金纳米粒子。两种方法相比较而言，化学方法操作更为简单易行，且金纳米粒子的形貌尺寸可控性更好，在金纳米材料的制备当中应用的更加广泛。但是由化学方法制备的金纳米颗粒多分散在溶液中，往往会限制SERS的应用。目前，在化学物质的SERS检测方面，除了基底具备很好的SERS活性，还要求基底的可操控性和SERS均匀性。近些年来由于纳米技术的发展，例如：自组装法、模板法、光刻法、纳米印刷以及光刻技术等为金SERS基底可供了有力的帮手。用电子束刻蚀可制得完美的阵列基底，这种基底表现出很好的SERS信号重现性。不过，电子束刻蚀需要昂贵复杂的设备，利用其制备一块大面积的SERS基底比较耗时间。所以如何提供一种简单易行、制备时间短、衬底SERS活性高的制备方法，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术方案中工艺复杂、制备时间长、衬底SERS活性较低的难点，提供一种盐桥辅助原电池诱导生长金纳米颗粒表面增强拉曼散射基底的制备方法。本专利技术为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：设计一种盐桥辅助原电池诱导生长金纳米颗粒表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括如下步骤：步骤一：配制20mL2.5×10-4mol/L的氯金酸与2.5×10-4mol/L的柠檬酸钠的混合溶液，然后加入0.6mL浓度为0.1mol/L的硼氢化钠水溶液，搅拌30min后静置2-5小时便得到金籽晶胶体溶液；步骤二：在容器中加入3g琼脂和97mL蒸馏水，水浴加热至琼脂完全溶解,然后加入30g的氯化钾并充分搅拌，氯化钾完全溶解后倒入到U型玻璃管中，静置待琼脂凝结后便得到琼脂－饱和氯化钾盐桥；步骤三：将ITO导电玻璃置于旋涂仪上，取100μL所述的金籽晶胶体溶液滴加到ITO导电玻璃表面，在1300rpm的转速下旋涂5分钟，重复旋涂若干次便得到旋涂过金籽晶的ITO导电玻璃衬底；步骤四：用导线把石墨电极与所述的旋涂过金籽晶的ITO导电玻璃衬底连接，石墨电极置于氯化亚铁溶液中，ITO导电玻璃置于沉积液中；然后将所述的琼脂－饱和氯化钾盐桥插入两种溶液当中，静置沉积3小时后，将旋涂过金籽晶的ITO导电玻璃衬底从沉积液中取出，用去离子水冲洗、氮气吹干后便得到表面沉积有金纳米颗粒的ITO导电玻璃衬底；步骤五：将表面沉积有金纳米颗粒的ITO导电玻璃衬底置于溅射仪的腔室中，在真空条件下溅射银，溅射结束后得到所述的金纳米颗粒表面增强拉曼散射基底。优选的，所述的氯化亚铁溶液的制备方法为：取0.45g氯化亚铁溶液置于容器中，然后加入0.7mL浓盐酸和90mL去离子水，搅拌至完全溶解便可得到所述的氯化亚铁溶液。优选的，所述的沉积液的制备方法为：取0.6g聚乙烯吡咯烷酮于容器中，加入29mL去离子水，搅拌至完全溶解后，再加入1mL浓度为30g/L的氯金酸水溶液，混合均匀后，便可得到所述的沉积液。优选的，所述的步骤三旋涂三次。优选的，所述的步骤五中溅射仪溅射的电流密度为10A/m-2，溅射时间为90min。本专利技术提供一种盐桥辅助原电池诱导生长金纳米颗粒表面增强拉曼散射基底的制备方法，有益效果在于：1、本专利技术的方法通过引入盐桥，用亚铁离子作为原电池中的负极，旋涂过金籽晶的导电玻璃作为原电池的正极材料，在氯金酸及聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中生长出球形金纳米结构；通过控制聚乙烯吡咯烷酮的量及金籽晶的量，实现了这种金纳米颗粒的均匀生长，通过在金纳米颗粒上面进一步溅射银，提高衬底的SERS活性，与探针分子一起形成强活性基底。本专利技术方法所制得的产物表面增强拉曼散射的增强效果比表面只有单一贵金属的材料更好，其适用波长范围更广泛。2、传统工艺制备的纳米材料作为SERS基底用于检测分子时，大部分能投入实际使用的都为金或者金-复合材料，主要原因是因为金的稳定性相对银来说要好很多，但是金的拉曼增强弱于银的增强，为了提高该基底的拉曼增强效果，本专利技术方法继续在金纳米颗粒上继续沉积银来提高SERS增强效果。随着银的逐渐增多，SERS信号明显增强，且在溅射的电流密度为10A/m-2，溅射90min条件下，既提高了基底的SERS增强效果，又保证了基底的SERS活性，通过本专利技术方法所制得的产品应用性更广泛。3、本专利技术方法创造性的使用ITO导电玻璃作为基底，解决了化学方法制备的金纳米颗粒分散在溶液中难题，结合化学方法操作简单易行的特点，既简化了制备方法，又拓宽了金纳米颗粒基底的SERS应用范围。4、通过本专利技术方法所制备的复合材料由于两种金属在促进分子吸收和活化方面的起到协同效应，通过协同共振，两者同时产生表增强拉曼信号，通过修饰探针分子，拥有比单一的基底更高的检测灵敏度，可广泛使用于环境、化学、生物等领域的快速检测。附图说明下面结合附图中的实施例对本专利技术作进一步的详细说明，但并不构成对本专利技术的任何限制。图1是本专利技术方法中原电池诱导生长表面沉积有金纳米颗粒的ITO导电玻璃衬底的原理示意图；图2中a、b是本专利技术方法所得产物的扫描电子显微镜(SEM)的表征图片；c是本专利技术方法所得产物的透射电镜(TEM)的表征图片；d是本专利技术方法所得产物的XRD表征图片；图3是本专利技术方法旋涂籽晶次数不同时所得产物的SEM表征图片；图4是本专利技术方法中聚乙烯吡咯烷酮不同浓度时所获得产物的SEM表征图片，其中a为0g/L；b为1g/L；c为5g/L；d为10g/L；e为20g/L；f为40g/L；图5a为R6G不同浓度下所本专利技术方法所得产物的SERS谱线表征图片，其中I为10-6mol/L；II为10-9mol/L；III为5×10-10mol/L，积分时间5s；图5b是所得产物的SEM表征图片；图6是本专利技术方法所得产物SERS谱线图，积分时间1s；图7是本专利技术方法所得产物不同时间拍摄的SERS谱线表征图片，a是0min；b是5min；c时20min；d是45min；e是90min，积分时间1s；图8是本专利技术专利技术在继续沉积银不同时间后所得产物的SEM表征图片，a是沉积0min；b是沉积5min；c是沉积20min；d是沉积45min；e是沉积90min，积分时间1s；图9是本专利技术方法所得产物检测不同浓度的PCB-77的SERS图谱表征图片；其中I为10-3mol/L,II为10-4mol/L,III为10-5mol/L；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盐桥辅助原电池诱导生长金纳米颗粒表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：配制20mL 2.5×10‑4mol/L的氯金酸与2.5×10‑4mol/L的柠檬酸钠的混合溶液，然后加入0.6mL浓度为0.1mol/L的硼氢化钠水溶液，搅拌30min后静置2‑5小时便得到金籽晶胶体溶液；步骤二：在容器中加入3g琼脂和97mL蒸馏水，水浴加热至琼脂完全溶解,然后加入30g的氯化钾并充分搅拌，氯化钾完全溶解后倒入到U型玻璃管中，静置待琼脂凝结后便得到琼脂－饱和氯化钾盐桥；步骤三：将ITO导电玻璃置于旋涂仪上，取100μL所述的金籽晶胶体溶液滴加到ITO导电玻璃表面，在1300rpm的转速下旋涂5分钟，重复旋涂若干次便得到旋涂过金籽晶的ITO导电玻璃衬底；步骤四：用导线把石墨电极与所述的旋涂过金籽晶的ITO导电玻璃衬底连接，石墨电极置于氯化亚铁溶液中，ITO导电玻璃置于沉积液中；然后将所述的琼脂－饱和氯化钾盐桥插入两种溶液当中，静置沉积3小时后，将旋涂过金籽晶的ITO导电玻璃衬底从沉积液中取出，用去离子水冲洗、氮气吹干后便得到表面沉积有金纳米颗粒的ITO导电玻璃衬底；步骤五：将表面沉积有金纳米颗粒的ITO导电玻璃衬底置于溅射仪的腔室中，在真空条件下溅射银，溅射结束后得到所述的金纳米颗粒表面增强拉曼散射基底。...

【技术特征摘要】
1.一种盐桥辅助原电池诱导生长金纳米颗粒表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：配制20mL2.5×10-4mol/L的氯金酸与2.5×10-4mol/L的柠檬酸钠的混合溶液，然后加入0.6mL浓度为0.1mol/L的硼氢化钠水溶液，搅拌30min后静置2-5小时便得到金籽晶胶体溶液；步骤二：在容器中加入3g琼脂和97mL蒸馏水，水浴加热至琼脂完全溶解,然后加入30g的氯化钾并充分搅拌，氯化钾完全溶解后倒入到U型玻璃管中，静置待琼脂凝结后便得到琼脂－饱和氯化钾盐桥；步骤三：将ITO导电玻璃置于旋涂仪上，取100μL所述的金籽晶胶体溶液滴加到ITO导电玻璃表面，在1300rpm的转速下旋涂5分钟，重复旋涂若干次便得到旋涂过金籽晶的ITO导电玻璃衬底；步骤四：用导线把石墨电极与所述的旋涂过金籽晶的ITO导电玻璃衬底连接，石墨电极置于氯化亚铁溶液中，ITO导电玻璃置于沉积液中；然后将所述的琼脂－饱和氯化钾盐桥插入两种溶液当中，静置沉积3小时后，将旋涂过金籽晶的ITO导电玻璃衬底从沉积液中取出，用去离子水冲洗、氮气吹干后便得到表面沉积有金纳米颗粒的ITO导电玻璃衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中波，杜兆芳，李倩文，王宝霞，何敏丽，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34