表面增强拉曼光谱基底和样品的制备方法技术

本发明专利技术提供了表面增强拉曼光谱基底和样品的制备方法。本发明专利技术以滤膜为载体，通过真空抽滤实现快速干燥，得到的表面增强拉曼光谱基底和样品厚度均匀、形状规整、SERS信号均匀、重复性好。实验结果表明，本发明专利技术提供的方法制备得到的腺嘌呤的表面增强拉曼光谱样品的SERS信号检出限达到10

Surface enhanced Raman spectrum, substrate and method for preparing sample

The present invention provides a method for preparing surface enhanced Raman spectrum substrates and samples. The present invention in the membrane as the carrier, by vacuum filtration to achieve rapid drying, the SERS substrate and sample thickness, regular shape, uniform and reproducible SERS signals. The experimental results show that the SERS signal detection limit of the surface enhanced Raman spectrum sample prepared by the method provided by the invention reaches 10

【技术实现步骤摘要】
表面增强拉曼光谱基底和样品的制备方法
本专利技术涉及化学分析
，特别涉及表面增强拉曼光谱基底和样品的制备方法。
技术介绍
拉曼光谱和红外光谱一样同属于分子振动光谱，可以反映分子的特征结构。但是拉曼散射效应是个非常弱的过程，一般其光强仅约为入射光强的10-8。所以拉曼信号都很弱，要对表面吸附物种进行拉曼光谱研究几乎都要利用某种增强效应。表面增强拉曼光谱(Surface-enhancedRamanScattering，SERS)自1974年被发现以来，通过利用金、银等纳米粒子的巨大电磁场增强效应，可以使接近或吸附于纳米粒子表面物质的拉曼信号得到百万倍以上的增强。与常规拉曼相比，具有极高的检测灵敏度，可达到痕量甚至单分子检测水平。由于SERS检测依赖纳米尺度的金属表面，因此，制备一种增强效应高，并具有高度均匀性、稳定性和重现性的SERS活性基底成为SERS检测应用的关键环节。目前，SERS基底的制备方法已经从早期电化学氧化还原粗糙法发展到纳米粒子合成、纳米粒子有序组装和有序纳米结构制备(如纳米平板印刷术)。相比电化学粗糙法，纳米粒子的出现使SERS基底的制备更为灵活，可以将具有SERS增强活性的金、银等金属颗粒与待测基底混匀后滴于玻璃、硅片等无孔载体上，空气中自然干燥后进行SERS检测，但是由于该方法制备的基底厚度不均匀，形状不规整，信号均匀性和重复性不高。有序组装纳米粒子或制备有序纳米结构使得SERS信号的均匀性和重复性获得了很大的提高，但由于制备工艺复杂，时间长，且需要特殊或昂贵的专业仪器设备，对于操作人员的技术熟练度要求较高，广泛应用受到限制。现有的商品化SERS基底，价格较高，而且SERS活性随时间衰减，对于需要大批量基底的检测，应用存在局限性。综上所述，SERS基底信号均匀性通常不高，而均匀性高的SERS基底的制备工艺复杂，技术要求高，并且商业化SERS基底价格昂贵，这些问题都极大限制了SERS技术在实验室或实际检测中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供表面增强拉曼光谱基底和样品的制备方法。本专利技术提供的制备方法工艺简单，制备的表面增强拉曼光谱基底和样品具有高均匀性和重复性。本专利技术提供了一种表面增强拉曼光谱基底的制备方法，包括以下步骤：(1)将金属纳米颗粒与水混合，得到金属纳米颗粒分散液，所述金属纳米颗粒包括金纳米颗粒和/或银纳米颗粒；(2)将所述步骤(1)得到的金属纳米颗粒分散液置于滤膜表面，真空抽滤得到表面增强拉曼光谱基底。优选的，所述步骤(2)中滤膜的孔径不超过0.1μm。优选的，所述步骤(2)中滤膜的材质包括聚砜、聚醚砜、混合纤维素酯、聚偏二氟乙烯、碳酸酯或聚四氟乙烯。优选的，所述步骤(2)中真空抽滤的真空度为-0.01～-0.05MPa，真空抽滤的时间为3～8s。优选的，所述金属纳米颗粒分散液的质量浓度为3～10g/L。优选的，所述金属纳米颗粒分散液在滤膜表面的加量为0.3～2μL/mm2。本专利技术还提供了一种表面增强拉曼光谱样品的制备方法，将待测物置于上述技术方案所述表面增强拉曼光谱基底的金属纳米颗粒层表面，真空抽滤得到表面增强拉曼光谱样品。本专利技术还提供了一种表面增强拉曼光谱样品的制备方法，包括以下步骤：(a)将待测物、金属纳米颗粒与水混合，得到混合分散液，所述金属纳米颗粒包括金纳米颗粒或银纳米颗粒；(b)将所述步骤(a)得到的混合分散液置于滤膜表面，真空抽滤得到表面增强拉曼光谱样品。优选的，所述待测物包括有机物或微生物。本专利技术提供了一种表面增强拉曼光谱基底的制备方法，将金纳米颗粒或银纳米颗粒与水混合，得到金属纳米颗粒分散液，置于滤膜表面，真空抽滤得到表面增强拉曼光谱基底。本专利技术还提供了表面增强拉曼光谱样品的制备方法，将待测物置于上述技术方案所述表面增强拉曼光谱基底上，真空抽滤得到表面增强拉曼光谱样品；或将金纳米颗粒或银纳米颗粒与待测物和水混合，得到混合分散液，将所述混合分散液置于滤膜表面，真空抽滤得到表面增强拉曼光谱样品。本专利技术以滤膜为载体，通过真空抽滤实现快速干燥，得到的表面增强拉曼光谱样品厚度均匀、形状规整、SERS信号均匀、重复性好。实验结果表明，本专利技术提供的方法制备得到的腺嘌呤的表面增强拉曼光谱样品的SERS信号检出限达到10-8M，且信号在不同样品或同一个样品上不同采样点都表现出高均匀性，样品间重复性好；肠杆菌的表面增强拉曼光谱样品的拉曼信号相对标准偏差可低至3.6％，均匀、重复性好。并且，本专利技术提供的制备方法与传统无孔载体结合自然干燥相比，制样时间大大缩短，可从几十分钟至数小时缩短至3-8秒。附图说明图1为实施例1中制备的表面增强拉曼光谱基底图片；图2为实施例2、3、4和5中得到的不同浓度的腺嘌呤表面增强拉曼光谱样品的SERS谱图；图3为分别在实施例1制备的三个平行SERS基底上采集到的10-4M腺嘌呤表面增强拉曼光谱样品的SERS谱图；图4为实施例6中制备的肠杆菌LSJC7的表面增强拉曼光谱样品的SEM图；图5为实施例图4的局部放大图；图6为实施例6中肠杆菌LSJC7的表面增强拉曼光谱样品的SERS谱图733cm-1峰的积分强度及对应的标准偏差值；图7为实施例6中肠杆菌LSJC7暴露于不同浓度砷和四环素5小时后的SERS谱图；图8为实施例7中大肠杆菌暴露于不同浓度纳米氧化锌30分钟后的SERS谱图733cm-1峰的积分强度(柱状图)及对应的标准偏差值，其中，ZnOX代表细菌暴露于Xmg/L纳米氧化锌；图9为实施例7中大肠肝菌暴露于不同浓度纳米氧化锌30分钟后的SERS谱图(平均值±标准偏差)。具体实施方式本专利技术提供了一种表面增强拉曼光谱基底的制备方法，包括以下步骤：(1)将金属纳米颗粒与水混合，得到金属纳米颗粒分散液，所述金属纳米颗粒包括金纳米颗粒和/或银纳米颗粒；(2)将所述步骤(1)得到的金属纳米颗粒分散液置于滤膜表面，真空抽滤得到表面增强拉曼光谱基底。本专利技术将金属纳米颗粒与水混合，得到金属纳米颗粒分散液，所述金属纳米颗粒包括金纳米颗粒或银纳米颗粒。本专利技术对所述金属纳米颗粒分散液的制备的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的分散液制备的技术方案即可。本专利技术优选将所述金属纳米颗粒与水混合后进行离心，得到上层清液和下层的金属纳米颗粒分散液；再将所述上清液去除，得到金属纳米颗粒分散液。在本专利技术中，所述金纳米颗粒的离心的速率优选为2500～5000rpm，更优选为3000～4000rpm；所述金纳米颗粒的离心的时间优选为6～10min。在本专利技术中，所述银纳米颗粒的离心的速率优选为5000～7000rpm，更优选为5500～6500rpm；所述银纳米颗粒的离心的时间优选为6～10min。在本专利技术中，所述金属纳米颗粒分散液的质量浓度优选为3～10g/L，更优选为5～8g/L，最优选为6～7g/L。在本专利技术中，所述金纳米颗粒的粒径优选为60～200nm，更优选为100～160nm，最优选为120～140nm。在本专利技术中，所述银纳米颗粒的粒径优选为40～120nm，更优选为60～100nm，最优选为70～90nm。本专利技术对所述金属纳米颗粒的来源没有特殊的限定，采用市售产品或本领域技术人员熟知的制备方法制备即可。在本专利技术中，所述金属纳米颗粒的制备方法优选为化学还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面增强拉曼光谱基底的制备方法，包括以下步骤：(1)将金属纳米颗粒与水混合，得到金属纳米颗粒分散液，所述金属纳米颗粒包括金纳米颗粒和/或银纳米颗粒；(2)将所述步骤(1)得到的金属纳米颗粒分散液置于滤膜表面，真空抽滤得到表面增强拉曼光谱基底。

【技术特征摘要】
1.一种表面增强拉曼光谱基底的制备方法，包括以下步骤：(1)将金属纳米颗粒与水混合，得到金属纳米颗粒分散液，所述金属纳米颗粒包括金纳米颗粒和/或银纳米颗粒；(2)将所述步骤(1)得到的金属纳米颗粒分散液置于滤膜表面，真空抽滤得到表面增强拉曼光谱基底。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中滤膜的孔径不超过0.1μm。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中滤膜的材质包括聚砜、聚醚砜、混合纤维素酯、聚偏二氟乙烯、碳酸酯或聚四氟乙烯。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中真空抽滤的真空度为-0.01～-0.05MPa，真空抽滤的时间为3～8s。5.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔丽，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35