基于二维硒化锡纳米片的表面增强拉曼基底及制备方法技术

本发明专利技术公开了基于二维硒化锡纳米片的表面增强拉曼基底及制备方法，表面增强拉曼基底为由下向上依次包括硅层、二氧化硅层及硒化锡层；其中，所述硒化锡层为单层硒化锡纳米片和/或少层硒化锡纳米片。方法为从块状SnSe2材料上剥离一定厚度SnSe2纳米片，将所述SnSe2纳米片转移至衬底材料的二氧化硅层上，所述衬底材料为含有二氧化硅层的硅基片。表面增强拉曼基底具有拉曼增强效果明显、可重复率高、成本低等优点，其制备方法简单、易于控制。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于激光拉曼和分子识别领域，涉及一种新型表面增强拉曼基底及制备方法，具体涉及一种基于化学增强机理的二维表面增强拉曼散射基底材料。
技术介绍
拉曼散射光谱是利用光穿过介质时由于被分子散射而发生频率、强度和偏振性能的变化对物质结构、电子能级跃迁及特征基团进行研究的一种功能强大的分子检测手段。但是由于拉曼散射的散射截面非常小，导致拉曼散射信号通常比较弱，因此不利于微量物质的定性分析。表面增强拉曼散射(SERS)效应是指利用衬底材料所引起的物理或化学变化，提高、增强拉曼散射信号的现象。通常具有高灵敏度、可快速检测的特点，被广泛应用于材料表面研究、生物表面科学、食品安全等领域。表面增强拉曼活性基底材料的选择主要基于两种机制：电磁增强(EM)和化学增强(CM)。电磁增强机理一般是利用Au、Ag、Cu等贵金属的纳米材料在基底表面所形成的“热点(hotspot)”效应对拉曼信号产生增强效果。但在长期的发展中却一直存在一定局域性，例如：基底材料选择受局限、可重复性差、均匀性差、制备成本高、耗时、面积小，并且有非常强的荧光效应和产生化学催化、生物相容等问题。目前基于CM原理的研究热点材料多为层状二维材料，包括：石墨烯、氮化硼、过渡金属二硫属化合物(TMD)等，此类基底材料具有接触面积大、可有效减小荧光背底、提高可重复率、制备成本低等突出优点，尤其是可以有效避免生物、化学催化、反应中的相容性，是研究拉曼增强电荷转移机理的理想衬底材料。但是，目前研究最多及增强效果最好的石墨烯材料是零带隙的，且开关比较低，随着intel的制程节点不断缩短，将来无法直接将其与低功率电子开关和逻辑电路等电子器件结合直接应用在生物传感器与光电子器件等方面。而类石墨烯二维半导体材料由于其带隙非零且能够随层数调节，可以很好地克服石墨烯的不足并拓展二维材料在表面拉曼增强基底上的应用，因此逐渐成为表面拉曼增强的研究热点材料。但就目前研究结果来看，还没有一种类石墨烯基底材料能够达到石墨烯材料的增强效果及检测灵敏度，其应用受到很大限制。
技术实现思路
为克服目前大部分类石墨烯二维层状材料拉曼增强效果较弱的问题，本专利技术提供了基于二维硒化锡纳米片的表面增强拉曼基底及制备方法，表面增强拉曼基底具有拉曼增强效果明显、可重复率高、成本低等优点，其制备方法简单、易于控制。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：基于二维硒化锡纳米片的表面增强拉曼基底，由下向上依次包括硅层、二氧化硅层及硒化锡层；其中，所述硒化锡层为单层硒化锡纳米片和/或少层硒化锡纳米片。本专利技术中所述硒化锡(SnSe2)纳米片为SnSe2单晶层状二维材料。所述少层硒化锡纳米片为少于5层硒化锡纳米片。优选的，所述硒化锡层上表面涂有用于拉曼检测的探针分子。本专利技术中所述的探针分子为拉曼检测领域中常用的生物有机化合物。例如罗丹明B(R6G)、结晶紫(CV)、酞菁铜分子(CuPc)、亚甲基蓝(Methyleneblue)以及三磷酸腺苷(ATP)等。优选的，所述二氧化硅层的厚度为100-500nm。进一步优选为300nm。优选的，所述硒化锡层为单层硒化锡纳米片。优选的，所述硅层为硅基片。本专利技术中所述的硅基片为以硅元素为主形成的片状结构。进一步优选的，所述硅基片为p型掺杂硅基片或n型掺杂硅基片。本专利技术中所述的p型掺杂硅基片为在纯净的硅基体中掺入三价元素(如硼)，使三价元素取代晶格中硅原子的位置所形成的硅基片，其可作为p型半导体。本专利技术中所述的n型掺杂硅基片为在纯净的硅基体中掺入Ⅴ族元素(如磷、砷、锑等)，使Ⅴ族元素取代晶格中硅原子的位置所形成的硅基片，其可作为n型半导体。基于二维硒化锡纳米片的表面增强拉曼基底的制备方法，从块状SnSe2材料上剥离一定厚度SnSe2纳米片，将所述SnSe2纳米片转移至衬底材料的二氧化硅层上，所述衬底材料为含有二氧化硅层的硅基片。本专利技术中所述的块状SnSe2材料为若干SnSe2单晶层状材料叠在一起形成的块状材料。本专利技术中所述的一定厚度SnSe2纳米片为单层硒化锡纳米片和/或多层硒化锡纳米片。优选的，采用机械剥离法从块状SnSe2材料上剥离SnSe2纳米片。本专利技术中所述的机械剥离法为具体为：将5cm×2cm透明胶带覆盖于块体SnSe2材料表面，轻轻施加机械压力，之后快速撕下，使胶带表面粘上一层SnSe2薄片，用另外一条同样尺寸的胶带，与粘有SnSe2薄片胶带的位置对贴，对贴完快速撕开，之后将第二块胶带反复对贴，快速撕开，重复上述操作10-20次，制备得到覆盖有SnSe2纳米片的胶带。本专利技术中将所述SnSe2纳米片转移的方法为将粘附单层硒化锡纳米片和/或多层硒化锡纳米片的胶带贴附在含有二氧化硅层的硅基片上，轻轻挤压掉胶带和硅基片之间的空气，使硅基片与胶带完全贴附，保持一定时间，慢慢从硅基片上将胶带撕下，从而使SnSe2纳米片粘附在硅基片的二氧化硅层上。优选的，将SnSe2纳米片转移至衬底材料之前需对衬底材料进行预处理。进一步优选的，所述预处理为依次使用丙酮、乙醇、去离子水对衬底材料进行超声清洗。更进一步优选的，所述预处理具体为利用超声清洗仪，将基片材料依次放入丙酮、乙醇、去离子水进行超声清洗，每次清洗时间为20-25分钟，之后用干燥氮气吹干。采用的超声清洗仪的规格为超声功率180W、频率40kHz。本专利技术中所述的超声清洗为超声波清洗，其利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。一种上述表面增强拉曼基底在拉曼检测中的应用。一种利用上述表面增强拉曼基底进行拉曼检测的方法，将探针分子附着在上述表面增强拉曼基底的SnSe2纳米片上，利用激光照射附着探针分子的表面增强拉曼基底，并利用拉曼光谱进行检测。优选的，探针分子附着表面增强拉曼基底的方法为，将上述表面增强拉曼基底浸入至探针分子溶液中，静置后取出，去除表面增强拉曼基底上多余的溶液，并用氮气吹干。进一步优选的，所述静置时间为2-2.5h。进一步优选的，所述探针分子溶液中探针分子的浓度为10-9mol/L～10-5mol/L。优选的，所述激光的波长为常用波长。进一步优选波长为514.5nm、532nm、632.8nm。与现有技术中二维层状结构拉曼增强基底相比，本专利技术的优点为：(1)本专利技术的基底材料能够达到甚至超过现有技术中石墨烯基底材料的增强效果及检测灵敏度。(2)本专利技术具有制备方法简单、设备廉价、高效、无毒、可重复性高的优点。(3)本专利技术的基底材料用于拉曼增强效果明显、灵敏度高、背景荧光低，不会与探针分子产生化学键合，可有效提高测量精度。附图说明图1为SiO2/Si衬底上的SnSe2纳米片光学显微镜图；图2步骤3中得到的单层(1L)、双层(2L)及四层(4L)SnSe2纳米片原子力显微镜扫描图及对应的高度抛面面图；图3为本专利技术基于实施例1中在SnSe2基底与空SiO2/Si的R6G探针分子的拉曼光谱图；图4为本专利技术基于实施例2中在SnSe2基底与空SiO2/Si的CV探针分子的拉曼光谱图；图5为本专利技术基于实施例3中在SnSe2基底与空SiO2/Si的亚甲基蓝(MethylineBlue)探针分子的拉曼光谱图；图6为对比例制备石墨烯基底的R6G探本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于二维硒化锡纳米片的表面增强拉曼基底，其特征是，由下向上依次包括硅层、二氧化硅层及硒化锡层；其中，所述硒化锡层为单层硒化锡纳米片和/或少层硒化锡纳米片。

【技术特征摘要】
1.基于二维硒化锡纳米片的表面增强拉曼基底，其特征是，由下向上依次包括硅层、二氧化硅层及硒化锡层；其中，所述硒化锡层为单层硒化锡纳米片和/或少层硒化锡纳米片。2.如权利要求1所述的表面增强拉曼基底，其特征是，所述硒化锡层上表面涂有用于拉曼检测的探针分子。3.如权利要求1所述的表面增强拉曼基底，其特征是，所述二氧化硅层的厚度为100-500nm；进一步优选为300nm。4.如权利要求1所述的表面增强拉曼基底，其特征是，所述硅层为硅基片；进一步优选的，所述硅基片为p型掺杂硅基片或n型掺杂硅基片。5.基于二维硒化锡纳米片的表面增强拉曼基底的制备方法，其特征是，从块状SnSe2材料上剥离一定厚度SnSe2纳米片，将所述SnSe2纳米片转移至衬底材料的二氧化硅层上，所述衬底材料为含有二氧化硅层的硅基片。6.如权利要求5所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玫，石颖，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37