一种银纳米团簇表面增强拉曼散射基底及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种银纳米团簇表面增强拉曼散射基底及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：S1：将氢氟酸、硝酸银和表面活性剂混合得混合溶液；所述混合溶液中氢氟酸的浓度为10

A Surface Enhanced Raman Scattering Substrate for Silver Nanoclusters and Its Preparation and Application

The invention relates to a surface-enhanced Raman scattering substrate of silver nanoclusters, a preparation method and application thereof. The preparation method comprises the following steps: S1: mixing hydrofluoric acid, silver nitrate and surfactant to obtain a mixed solution; the concentration of hydrofluoric acid in the mixed solution is 10.

【技术实现步骤摘要】
一种银纳米团簇表面增强拉曼散射基底及其制备方法和应用
本专利技术属于拉曼检测
，具体涉及一种银纳米团簇表面增强拉曼散射基底及其制备方法和应用。
技术介绍
表面增强拉曼散射（Surface-EnhancedRamanScattering，简称SERS）是一种强有力的分析工具，可广泛应用于化学和生物样品，甚至达到单分子检测水平。当探针分子在纳米间隙处，SERS信号将会极大的增强，称之为“热点”。大量结果表面，纳米间隙在2~10nm时，拉曼增强效果最好。纳米团簇由于具有大量的“热点”，有极大的拉曼增强效果，受到大家越来越多的关注。目前制备纳米团簇的方法主要有以下几种：（1）自组装法，将金或银纳米颗粒溶液滴加在基底上自然干燥。此类方法形成的团簇数量很少，导致热点数量很少，不能实现高灵敏度单分子检测；（2）光刻法，直接利用聚焦离子束光刻或电子束光刻法制备纳米间隙可控的基底。此类方法制备工艺复杂，生产成本高，耗时长，难以制备大面积基底，且结构之间间隙难以<10nm；（3）模板诱导法，首先利用聚焦离子束光刻、电子束光刻法或嵌段共聚物自组装在基底上制备出图形，再通过表面改性，将金或银纳米颗粒沉积在图形内部，形成纳米团簇。此类方法制备方法复杂，重复性不够好。因此，制备大面积，制备工艺简单，成本低廉，具有可检测单分子的高灵敏度和极好的重复性的表面增强拉曼散射基底仍然是目前的挑战。。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中纳米团簇的方法性能不佳，工艺复杂，重复性差的缺陷和不足，提供一种银纳米团簇表面增强拉曼散射基底的制备方法。本专利技术提供的制备方法工艺简单方便，成本低廉，制备的基底重复性好，灵敏度高，可实现单分子检测和生物分子检测。本专利技术的另一目的在于提供一种银纳米团簇表面增强拉曼散射基底。本专利技术的另一目的在于提供上述银纳米团簇表面增强拉曼散射基底在拉曼检测中的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种银纳米团簇表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括如下步骤：S1：将氢氟酸、硝酸银和表面活性剂混合得混合溶液；所述混合溶液中氢氟酸的浓度为10-4～10mol/L，硝酸银的浓度为10-7～1mol/L，表面活性剂的浓度为10-6～1mol/L；S2：将硅片放入到步骤S1所制备的混合溶液进行反应，洗涤，吹干即得到银纳米团簇表面增强拉曼散射基底。本专利技术利用简单的电化学置换方应在硅片上制备得到银纳米团簇，其中表面活性剂的选用是关键。表面活性剂可调控银纳米团簇的尺寸和纳米间隙，使得得到的基底具有较好的拉曼增强效果。如不选用表面活性剂，制备得到的基底银纳米结构尺寸不一，且无法形成团簇状，拉曼增强效果差，无法应用于拉曼检测；反应物的浓度也是影响基底的拉曼增强效的重要因素，如三者的浓度太高，会得到微米尺度银结构，拉曼增强效果差，无法应用于拉曼检测；如三者的浓度太低，会得到分散的银纳米颗粒，拉曼增强效果差，无法应用于拉曼检测。本专利技术提供的制备方法工艺简单易操作，成本低廉；制备得到的基底中银纳米团簇的粒径30~40nm，间隙为1~10nm，重复性好，灵敏度高；以罗丹明6G分子为探针时，检测限可达10-16mol/L，可实现单分子检测；另外，还可检测出人体内必需的8种氨基酸分子，可实现生物分子检测。通过调控各反应物的浓度，可进一步调控银纳米团簇的尺寸、密度和纳米间隙。优选地，S1的混合溶液中所述氢氟酸的浓度为0.1～2.5mol/L；硝酸银的浓度为0.01～0.1mol/L；表面活性剂的浓度为0.005～0.06mol/L。更为优选地，S1的混合溶液中所述氢氟酸的浓度为0.75mol/L；硝酸银的浓度为0.03mol/L；表面活性剂的浓度为0.045mol/L。本领域常规的表面活性剂均可用于本专利技术中。优选地，S1中所述表面活性剂为十烷基三甲基溴化铵103B、十二烷基三甲基溴化铵DTAB、十二烷基咪唑溴盐C12minBr、十四烷基三甲基溴化铵TTAB、十六烷基三甲基溴化铵CTAB或十八烷基三甲基溴化铵STAB中的一种或几种。更为优选地，S1中所述表面活性剂为CTAB。优选地，S2中所述硅片在放入前还包括清洗和氮气吹干的步骤。优选地，S2中所述反应的时间为10s～30min。更为优选地，S2中所述反应的时间为5min。一种银纳米团簇表面增强拉曼散射基底，通过上述制备方法制备得到。优选地，所述银纳米团簇表面增强拉曼散射基底中，银纳米团簇的粒径为30~40nm，间隙为1~10nm。上述银纳米团簇表面增强拉曼散射基底在拉曼检测中的应用也在本专利技术的保护范围内。优选地，上述银纳米团簇表面增强拉曼散射基底在单分子检测或生物分子检测中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的制备方法利用简单的电化学置换方应，制备工艺简单易操作，成本低廉；制备得到的基底重复性好，灵敏度高，以罗丹明6G分子为探针时，检测限可达10-16mol/L，可实现单分子检测；另外，还可检测出人体内必需的8种氨基酸分子，可实现生物分子检测。附图说明图1为实施例1所提供的银纳米团簇表面增强拉曼散射基底的扫描电镜图；图2为实施例1中所提供的银纳米团簇表面增强拉曼散射基底与对比例1在溶液中对罗丹明6G(10-16mol/L)进行检测的拉曼光谱图；图3为实施例1中所提供的银纳米团簇表面增强拉曼散射基底对8种人体必需氨基酸(10-13mol/L甲硫氨酸、10-13mol/L缬氨酸、10-10mol/L赖氨酸、10-11mol/L异亮氨酸、10-10mol/L苯丙氨酸、10-11mol/L亮氨酸、10-13mol/L色氨酸、10-13mol/L苏氨酸)进行检测的拉曼光谱图；图4为实施例1中所提供的银纳米团簇表面增强拉曼散射基底在溶液中对罗丹明6G(10-10mol/L)进行检测，随机取了50个位置的拉曼光谱图；图5为实施例2所制备的银纳米团簇表面增强拉曼散射基底的扫描电镜图；图6为对比例1所制备的表面增强拉曼散射基底的扫描电镜图。具体实施方式下面结合实施例进一步阐述本专利技术。这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本专利技术的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本专利技术所要求保护的范围。实施例1一种可实现单分子检测和生物分子检测的银纳米团簇表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括下列步骤：S1配制0.75mol/L氢氟酸，0.03mol/L硝酸银和0.045mol/LCTAB的混合溶液；S2将步骤S1所制备的混合溶液滴加在硅片表面；S3反应5min，将硅片冲洗干净，氮气吹干。将依照上述步骤制备得到的银纳米团簇表面增强拉曼散射基底浸泡在待检测的罗丹明6G中和氨基酸溶液中，进行实时检测，所用激光波长为532nm，以罗丹明6G为探针分子时，功率为0.14mw，积分时间为0.1s；以氨基酸为探针分子时，功率为2.50mw，积分时间为0.1s。结果显示：制备的表面增强拉曼散射基底的扫描电镜图如图1所示，纳米团簇尺寸约为35nm，间隙未1~10nm。检测罗丹明6G(10-16本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种银纳米团簇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：S1：将氢氟酸、硝酸银和表面活性剂混合得混合溶液；所述混合溶液中氢氟酸的浓度为10‑4～10 mol/L，硝酸银的浓度为10‑7～1 mol/L，表面活性剂的浓度为10‑6～1 mol/L；S2：将硅片放入到S1所制备的混合溶液进行反应，洗涤，吹干即得到银纳米团簇表面增强拉曼散射基底。

【技术特征摘要】
1.一种银纳米团簇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：S1：将氢氟酸、硝酸银和表面活性剂混合得混合溶液；所述混合溶液中氢氟酸的浓度为10-4～10mol/L，硝酸银的浓度为10-7～1mol/L，表面活性剂的浓度为10-6～1mol/L；S2：将硅片放入到S1所制备的混合溶液进行反应，洗涤，吹干即得到银纳米团簇表面增强拉曼散射基底。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1的混合溶液中所述氢氟酸的浓度为0.1～2.5mol/L；硝酸银的浓度为0.01～0.1mol/L；表面活性剂的浓度为0.005～0.06mol/L。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，S1的混合溶液中所述氢氟酸的浓度为0.75mol/L；硝酸银的浓度为0.03mol/L；表面活性剂的浓度为0.045mol/L。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：金名亮，卢涵，水玲玲，周国富，
申请(专利权)人：肇庆市华师大光电产业研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44