功能化表面增强拉曼散射衬底及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种功能化表面增强拉曼散射衬底及其制备方法。衬底为表面增强拉曼散射金衬底的表面修饰有对巯基苯硼酸；方法采用浸渍法，其步骤为先配制对巯基苯硼酸乙醇溶液，再将表面增强拉曼散射金衬底置于对巯基苯硼酸乙醇溶液中浸泡，之后，取出浸泡过的表面增强拉曼散射金衬底后，对其进行洗涤和干燥的处理，制得目的产物。它对汞离子有着较高的检测稳定性和灵敏度，极易于广泛地商业化应用于对汞离子的实时检测，在环境、化学、生物等领域有着广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
功能化表面增强拉曼散射衬底及其制备方法
本专利技术涉及一种衬底及制备方法，尤其是一种功能化表面增强拉曼散射衬底及其制备方法。
技术介绍
汞离子(Hg2+)是最具毒性的重金属离子之一，对人体的心血管、泌尿系统、肠胃系统和神经系统可造成严重的损害，能引发严重的环境污染问题。为保障人类健康，自然水体中汞含量在环境监测中是重中之重。目前，传统的一些汞离子检测方法主要有电感耦合等离子体质谱法、酶联免疫吸附测定法、电热原子吸收光谱法和氢化物发生原子吸收光谱法；这些检测技术通常需要昂贵的设备或者复杂的样品制备过程，难以满足汞离子的快速分析。另外一些检测方法如比色法、共振散射光谱法、电化学法以及荧光检测法，由于对设备要求较低，且样品制备过程较简单，因此可更方便的检测汞离子；然而，通常情况下，这些方法的检测限低达nmol/L。近期，为解决上述检测汞离子之不足，人们做出了各种努力，如中国专利技术专利申请CN104697980A于2015年6月10日公布的一种基于拉曼特征峰峰位变化对汞离子进行定量检测的方法。该方法先于羟基化的玻璃片上制作以银纳米胶体粒子为活性单元的表面增强拉曼散射(SERS)衬底，再于其表面修饰二甲基二硫代氨基甲酸钠，获得产物。这种产物虽可用于水体中汞离子的定量SERS检测，却和其制备方法都存在着欠缺之处，首先，银纳米胶体粒子与玻璃衬底间的接触力较弱，容易从衬底上脱落；其次，修饰剂二甲基二硫代氨基甲酸钠中不含与SERS衬底有强相互作用的基团，因此修饰层与SERS衬底之间的相互作用力弱，容易脱附，以致不能实现稳定的检测；最后，制备方法不能获得稳定地定量SERS检测汞离子的产物。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为克服现有技术中的欠缺之处，提供一种检测汞离子稳定性较强的功能化表面增强拉曼散射衬底。本专利技术要解决的另一个技术问题为提供一种上述功能化表面增强拉曼散射衬底的制备方法。为解决本专利技术的技术问题，所采用的技术方案为，功能化表面增强拉曼散射衬底包括表面增强拉曼散射金衬底，特别是：所述表面增强拉曼散射金衬底的表面修饰有对巯基苯硼酸(4-MBA)。作为功能化表面增强拉曼散射衬底的进一步改进：优选地，表面增强拉曼散射金衬底为金纳米颗粒衬底，或金纳米线阵列衬底，或金纳米锥阵列衬底，或金膜包覆的硅基纳米锥阵列衬底。为解决本专利技术的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为，上述功能化表面增强拉曼散射衬底的制备方法采用浸渍法，特别是完成步骤如下：步骤1，配制10-5-10-7mol/L的对巯基苯硼酸乙醇溶液；步骤2，按照表面增强拉曼散射金衬底的面积和对巯基苯硼酸乙醇溶液的体积比为1mm2：20-30mL的比例，将表面增强拉曼散射金衬底置于对巯基苯硼酸乙醇溶液中浸泡至少10h；步骤3，取出浸泡过的表面增强拉曼散射金衬底后，对其进行洗涤和干燥的处理，制得功能化表面增强拉曼散射衬底。作为功能化表面增强拉曼散射衬底的制备方法的进一步改进：优选地，表面增强拉曼散射金衬底为金纳米颗粒衬底，或金纳米线阵列衬底，或金纳米锥阵列衬底，或金膜包覆的硅基纳米锥阵列衬底。优选地，洗涤处理为使用去离子水和乙醇依次冲洗。优选地，干燥处理为使用氮气吹干。相对于现有技术的有益效果是：其一，分别对制得的目的产物和附着有汞离子的目的产物使用激光拉曼光谱仪进行表征，由其结果并结合制备方法可知，目的产物为表面增强拉曼散射金衬底的表面修饰有对巯基苯硼酸。这种由表面增强拉曼散射金衬底和对巯基苯硼酸组装成的目的产物，既由于表面增强拉曼散射金衬底的特质，又因对巯基苯硼酸中的巯基可与金进行稳固的结合，还由于硼酸基团可通过与汞离子发生汞化反应而将汞离子锚定在SERS基底表面，更因两者的有机整合而极大地提高了检测的稳定性和提升了检测的灵敏度。这也与通过密度泛函理论(DFT)计算对目的产物的SERS谱图指认进行归属的结果是完全一致的。其二，将制得的目的产物作为SERS活性基底，经对不同浓度下的汞离子和不同的金属离子进行多次多批量的测试，当被测物汞离子的浓度低至10-8mol/L时，仍能将其有效地检测出来，且目的产物与其它金属离子并未产生相互作用，说明目的产物检测汞离子的选择性非常的好。其三，制备方法简单、科学、有效。不仅制得了检测汞离子稳定性较强的目的产物——功能化表面增强拉曼散射衬底，还使其具有了较高的检测灵敏度；进而使目的产物极易于广泛地商业化应用于对汞离子的实时检测，使其在环境、化学、生物等领域有着广泛的应用前景。附图说明图1是分别对制得的目的产物和附着有汞离子的目的产物使用激光拉曼光谱仪进行表征的结果之一。由图1可看出，两者的SERS谱图发生了明显的变化，这是由于改性剂对巯基苯硼酸与汞发生汞化反应导致的，说明用此功能化的表面增强拉曼散射金衬底可以成功地检测到汞离子。图2是对附着有不同浓度汞离子的目的产物使用激光拉曼光谱仪进行表征的结果之一。由图2可知，目的产物对汞离子的检测限低至10-8mol/L。图3是对附着有10-3mol/L的8种不同金属离子(Cd2+、Co2+、K+、Na+、Fe2+、Mn2+、Ni2+、Cu2+)的目的产物使用激光拉曼光谱仪进行表征的结果之一。由图3可看出，目的产物未与上述8种不同的金属离子发生相互作用，即目的产物具有对汞离子的选择性检测性能。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的优选方式作进一步详细的描述。首先从市场购得或自行制得：对巯基苯硼酸乙醇溶液；作为表面增强拉曼散射金衬底的金纳米颗粒衬底、金纳米线阵列衬底、金纳米锥阵列衬底和金膜包覆的硅基纳米锥阵列衬底；去离子水；乙醇。接着：实施例1制备的具体步骤为：步骤1，配制10-5mol/L的对巯基苯硼酸乙醇溶液。步骤2，按照表面增强拉曼散射金衬底的面积和对巯基苯硼酸乙醇溶液的体积比为1mm2：20mL的比例，将表面增强拉曼散射金衬底置于对巯基苯硼酸乙醇溶液中浸泡15h；其中，表面增强拉曼散射金衬底为金纳米颗粒衬底。步骤3，取出浸泡过的表面增强拉曼散射金衬底后，对其进行洗涤和干燥的处理；其中，洗涤处理为使用去离子水和乙醇依次冲洗，干燥处理为使用氮气吹干。制得如图1、图2和图3中的曲线所示的功能化表面增强拉曼散射衬底。实施例2制备的具体步骤为：步骤1，配制5×10-6mol/L的对巯基苯硼酸乙醇溶液。步骤2，按照表面增强拉曼散射金衬底的面积和对巯基苯硼酸乙醇溶液的体积比为1mm2：23mL的比例，将表面增强拉曼散射金衬底置于对巯基苯硼酸乙醇溶液中浸泡14h；其中，表面增强拉曼散射金衬底为金纳米颗粒衬底。步骤3，取出浸泡过的表面增强拉曼散射金衬底后，对其进行洗涤和干燥的处理；其中，洗涤处理为使用去离子水和乙醇依次冲洗，干燥处理为使用氮气吹干。制得如图1、图2和图3中的曲线所示的功能化表面增强拉曼散射衬底。实施例3制备的具体步骤为：步骤1，配制10-6mol/L的对巯基苯硼酸乙醇溶液。步骤2，按照表面增强拉曼散射金衬底的面积和对巯基苯硼酸乙醇溶液的体积比为1mm2：25mL的比例，将表面增强拉曼散射金衬底置于对巯基苯硼酸乙醇溶液中浸泡13h；其中，表面增强拉曼散射金衬底为金纳米颗粒衬底。步骤3，取出浸泡过的表面增强拉曼散射金衬底后，对其进行洗涤和干燥的处理；其中，洗涤处理为使用去离子水和乙醇依次冲洗，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能化表面增强拉曼散射衬底，包括表面增强拉曼散射金衬底，其特征在于：所述表面增强拉曼散射金衬底的表面修饰有对巯基苯硼酸。

【技术特征摘要】
1.一种功能化表面增强拉曼散射衬底，包括表面增强拉曼散射金衬底，其特征在于：所述表面增强拉曼散射金衬底的表面修饰有对巯基苯硼酸。2.根据权利要求1所述的功能化表面增强拉曼散射衬底，其特征是表面增强拉曼散射金衬底为金纳米颗粒衬底，或金纳米线阵列衬底，或金纳米锥阵列衬底，或金膜包覆的硅基纳米锥阵列衬底。3.一种权利要求1所述功能化表面增强拉曼散射衬底的制备方法，采用浸渍法，其特征在于完成步骤如下：步骤1，配制10-5-10-7mol/L的对巯基苯硼酸乙醇溶液；步骤2，按照表面增强拉曼散射金衬底的面积和对巯基苯硼酸乙醇溶液的体积比为1mm2：20-30mL的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵倩，张洪文，刘广强，蔡伟平，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34