一种氧化钛多孔膜SERS基底的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氧化钛多孔膜SERS基底的制备方法，属于分子识别领域。本发明专利技术通过调控氧化时间、氧化电压以及焙烧温度，形成的这种氧化钛SERS基底可有效地改善化学增强SERS性能。本发明专利技术的SERS基底制备简单、成本低廉、结构易控、稳定性高、生物相容性良好，SERS增强因子可高达104，并且可广泛应用于先进材料、电化学、生物传感、生物医学、食品检测、文物检测等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化钛多孔膜SERS基底的制备方法
本专利技术属于分子识别
，具体涉及一种氧化钛多孔膜SERS基底的制备方法。
技术介绍
表面增强拉曼技术在癌症的早期检测以及环境痕量有毒有害物质的快速检测中具有重要应用。表面增强拉曼技术根据增强原理分为电磁增强和化学增强。电磁增强用金、银、铜等贵金属作为基底材料，优点是增强因子比较高，达到了106～1014，但是，利用贵金属材料作为表面增强拉曼散射(SERS)的基底材料的缺点是：成本高，稳定性差、生物相容性较低。化学增强SERS基底材料主要是半导体材料包括TiO2、ZnO和CuO等。其成本低，稳定性高、生物相容性良好，并且可掺杂，可调控能带结构，有选择性，可重复利用，缺点是其增强因子很低，一般只有10～100。针对这一问题，中国专利ZL201410451960.X公布了一种银纳米颗粒修饰的碳纳米管-鸡蛋膜复合SERS基底及其制备方法和用途，SERS基底由负载于鸡蛋膜上的碳纳米管，以及修饰于碳纳米管上的银纳米颗粒组成，碳纳米管长为0.5～2μm、管直径为30～50nm，银纳米颗粒的粒径为5～10nm。但是，在该专利仍然借助贵金属材料来改善SERS性能，其制备工艺操作复杂、生物相容性低、成本较高。中国专利ZL201410342499.4提供一种制备高灵敏表面增强拉曼散射基底的方法，具体是在硅基底上构筑悬空纳米天线结构阵列来获得高灵敏的SERS基底，但其制备复杂、成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是在现有技术的基础上，提供一种氧化钛多孔膜SERS基底的制备方法，可以解决制备方法复杂、生物相容性低、成本较高和半导体材料SERS性能差等问题。本专利技术的技术方案如下：一种氧化钛多孔膜SERS基底的制备方法，它包括以下步骤：以清洗过的金属钛为阳极，铂电极为阴极，在由水、多元醇和铵盐配成的电解液中进行第一次阳极氧化；然后调节电压，进行第二次阳极氧化，对得到的钛电极进行第二次清洗，再进行热处理，得氧化钛多孔膜SERS基底。本专利技术利用二次阳极氧化法制备具有高化学增强拉曼性能的氧化钛多孔膜SERS基底，通过控制电解液的成分、两次氧化时间、氧化电压，得到能够应用于表面增强拉曼测试的氧化钛SERS基底材料。在一种方案中，本专利技术中金属钛可以选自钛片、钛丝、钛网或钛棒中的一种或几种。在一种优选方案中，本专利技术中金属钛可以选自钛片、钛丝或钛棒中的一种或几种。在一种更优选方案中，本专利技术中金属钛可以选自钛片或钛棒。本专利技术中的电解液成分包括多元醇、水和铵盐。电解液中水的含量为1vol％～40vol％，优选的水的含量为1vol％～30vol％，特别优选的水的含量为1vol％～20vol％，更特别优选的水的含量为1vol％～15vol％，具体的，水的含量为40vol％、或38vol％、或35vol％、或32vol％、或30vol％、或28vol％、或25vol％、或23vol％、或20vol％、或18vol％、或15vol％、或12vol％、或10vol％、或9vol％、或8vol％、或7vol％、或6vol％、或5vol％、或4vol％、或3vol％、或2vol％、或1vol％。其中，电解液中铵盐的含量为0.1wt％～5wt％，优选的铵盐的含量为0.2wt％～4wt％，特别优选的铵盐的含量为0.3wt％～3wt％，更特别优选的铵盐的含量为0.3wt％～1wt％，具体的，铵盐的含量为5wt％、或4.5wt％、或4.0wt％、或3.5wt％、或3.0wt％、或2.5wt％、或2.0wt％、或1.5wt％、或1.0wt％、或0.9wt％、或0.85wt％、或0.8wt％、或0.75wt％、或0.72wt％、或0.70wt％、或0.68wt％、或0.65wt％、或0.63wt％、或0.60wt％、或0.58wt％、或0.55wt％、或0.53wt％、或0.50wt％、或0.48wt％、或0.45wt％、或0.43wt％、或0.40wt％、或0.38wt％、或0.35wt％、或0.30wt％、或0.25wt％、或0.20wt％、或0.15wt％。在一种方案中，多元醇可以选自乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷或甘油中的一种或几种。在一种优选方案中，多元醇可以选自乙二醇、1,2-丙二醇或甘油中的一种或几种。在一种更优选方案中，多元醇可以选自乙二醇或1,2-丙二醇。在一种方案中，铵盐可以选自NH4F、NH4Cl、NH4HS、(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4HCO3或(NH4)2CO3或其水合物中的一种或几种。在一种优选方案中，铵盐可以选自NH4F、NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4HSO4或(NH4)2CO3或其水合物中的一种或几种。在一种更优选方案中，铵盐可以选自NH4F、NH4Cl或(NH4)2CO3。在一种方案中，第一次阳极氧化时间为10～60min。在一种优选方案中，第一次阳极氧化时间为15～45min。在一种更优选方案中，第一次阳极氧化时间为25～35min。在一种方案中，第一次阳极氧化电压为5～20V。在一种优选方案中，第一次阳极氧化电压为5～15V。在一种更优选方案中，第一次阳极氧化电压为8～12Vmin。在本专利技术的第二次阳极氧化过程中，氧化时间和电压的选择影响很大。其中，第二次氧化时间为5～180min,优选为10～100min，更优选为15～60min，氧化时间可以具体为10min、或20min、或25min、或30min、或35min、或40min、或45min、或50min、或55min、或60min、或65min、或90min、或100min、或110min、或120min。进一步的，第二次氧化电压为10～300V，优选40～200V，更优选为80～140V，氧化电压可以具体为10V、或20V、或30V、或40V、或60V、或80V、或100V、或120V、或140V、或160V、或180V、或200V、或240V、或260V、或280V。本专利技术经过二次阳极氧化后的钛电极热处理温度为300～600℃，优选为350～550℃，特别优选为400～530℃，更特别优选为470～520℃，具体热处理温度为300℃、或330℃、或350℃、或380℃、或400℃、或420℃、或450℃、或480℃、或490℃、或500℃、或520℃、或530℃、或550℃、或570℃、或590℃、或600℃。其中，热处理过程中保温1～24小时，优选保温为1～18小时，特别优选为保温1～12小时，更特别优选为保温1～5小时，具体保温时间为24小时、或20小时、或18小时、或15小时、或12小时、或10小时、或8小时、或6小时、或5小时、或4小时、或3小时、或2小时、或1小时。本专利技术中钛电极清洗两次，在未进行二次阳极氧化之前，用丙酮、水和乙醇清洗循环清洗1～5遍；二次阳极氧化之后，用多元醇和乙醇清洗。本专利技术中表面增强拉曼测试方法可按照现有技术中通用的测试方法进行，检测激发光源波长为200～1000nm。在表面增强拉曼光谱测试前需要将探针分子均匀的吸附在基底材料的表面，根据探针分子的性质以及探针分子与基底的相互作用进行选择。优选将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化钛多孔膜SERS基底的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：以清洗过的金属钛为阳极，铂电极为阴极，在由水、多元醇和铵盐配成的电解液中进行第一次阳极氧化；然后调节电压，进行第二次阳极氧化，对得到的钛电极进行第二次清洗，再进行热处理，得氧化钛多孔膜SERS基底。

【技术特征摘要】
1.一种氧化钛多孔膜SERS基底的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：以清洗过的金属钛为阳极，铂电极为阴极，在由水、多元醇和铵盐配成的电解液中进行第一次阳极氧化；然后调节电压，进行第二次阳极氧化，对得到的钛电极进行第二次清洗，再进行热处理，得氧化钛多孔膜SERS基底。2.根据权利要求1所述的氧化钛多孔膜SERS基底的制备方法，其特征在于，所述多元醇选自乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷或甘油中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的氧化钛多孔膜SERS基底的制备方法，其特征在于，所述铵盐选自NH4F、NH4Cl、NH4HS、(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4HCO3或(NH4)2CO3或其水合物中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的氧化钛多孔膜SERS基底的制备方法，其特征在于，所述电解液的配比为：电解液中水的含量为1vol％～40vol％，电解液中铵盐的含量为0.1wt％～5wt％。5.根据权利要求1所述的氧化钛多孔膜SERS基底的制备方法，其特征在于，所述金属钛可以选自钛片、钛丝、钛网或钛棒中的一种或几种；所述金属钛中钛的纯度为90-99.99％。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，刘立，陆小华，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32