一种铝箔上组装的Ag纳米片SERS基底的制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种铝箔上组装Ag纳米片SERS基底的制备方法与应用。首先制得洁净且表面粗糙的铝箔，然后将铝箔置于NaF和HNO

Preparation and application of SERS substrate of Ag nano sheet assembled on aluminum foil

【技术实现步骤摘要】
一种铝箔上组装的Ag纳米片SERS基底的制备方法与应用
本专利技术涉及表面增强拉曼散射(SERS)基底材料领域，尤其涉及铝箔上组装的Ag纳米片作为SERS基底的制备方法及用途。技术背景SERS光谱是一种高灵敏度、高分辨率的分析技术。高灵敏度的SERS基底的一个关键特征是存在足够的“热点”，这些热点是由大曲率金属纳米结构周围或非常接近的纳米颗粒间电磁场产生的。因此，大量“热点”的存在赋予了SERS基底优异的增强性能。当目标分子位于贵金属纳米粒子的“热点”区域时，它的拉曼信号可以增强几个数量级。这使得具有优异的增强性能的SERS基底能够检测极低浓度甚至单分子水平的痕量分析物。SERS基底的这种惊人的检测能力引起了科研人员广泛的研究兴趣。未来，SERS技术在化学、生物、医药和环境监测等领域将具有广阔的应用前景。在SERS基底制备方面，制备具有特定形貌的贵金属纳米结构对于SERS在未来各种应用中的成功具有重要意义。到目前为止，很多能够产生大量“热点”的贵金属纳米结构已经被用来作为SERS基底，如金属电极，岛膜，纳米粒子，有序纳米结构等。制备SERS基底的方法包括，像电子束刻印，光刻和离子束刻蚀等微纳加工制备技术。与化学合成方法相比，这些微纳加工制备技术一般过程比较复杂，所需仪器设备昂贵，制备材料和结构单一，产量较低。而化学方法在制备SERS基底时则灵活很多，例如材料丰富、成本低、方法简单并且可以批量制备。特别是通过化学方法在金属基片上制备的贵金属纳米结构无论是制备，还是应用都具有极大的便利。在室温下溶液中发生的Galvanic置换反应就是一种吸引人的制备SERS基底的化学方法，如铜箔和铝箔等金属基片与AgNO3溶液间的Galvanic置换反应。这种方法制备的Ag纳米结构通常是纳米树枝。由于反应的速率较快，导致其结构均匀性较差，也使得银树枝和金属基片间的作用较弱，银树枝很容易从金属基片上脱落下来。这为它在SERS中的应用带来了极大的不便。此外，对于铝箔而言，即使在溶液中其表面也会很快生成一层三氧化二铝薄膜，这将阻止铝与银盐之间进一步发生Galvanic置换反应，所以最终获得的Ag纳米结构是分散且不均匀的。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种铝箔上组装的Ag纳米片的制备方法及其作为SERS基底的应用，其旨在提供在铝箔上组装结构均匀、密度可变且结构牢固的Ag纳米片，并测试其SERS增强能力。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种铝箔上组装的Ag纳米片SERS基底的制备方法，包括如下步骤：(1)将铝箔用砂纸打磨，分别在乙醇和水中超声，再用大量水冲洗后氮气吹干；(2)将粗糙的铝箔置于NaF和HNO3混合溶液中；(3)将AgNO3和柠檬酸钠的混合溶液加入到步骤(2)中的NaF和HNO3混合溶液中，反应一定时间后取出冲洗吹干。步骤(1)中铝箔表面需用1000～300目的砂纸打磨。步骤(2)中混合溶液中NaF和HNO3的浓度分别为30和15mM，铝箔在混合溶液中的刻蚀时间为1min。步骤(3)中加入步骤(2)的AgNO3和柠檬酸钠为混合溶液，其浓度分别为20～40和3mM，铝箔与AgNO3的反应时间为15～60min。采用上述任一项制备方法制备铝箔上组装的Ag纳米片SERS基底。铝箔上组装的Ag纳米片SERS基底可以应用于检测4-巯基吡啶分子。本专利技术具有以下优点：由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术所提供的铝箔上组装的Ag纳米片SERS基底的制备方法原料易得，成本低廉，制备过程既不需要昂贵复杂的制备仪器，也不需要特殊的处理步骤，常温下就可以完成。仅通过反应时间以及反应溶液的浓度控制就可以调节铝箔上Ag纳米片的组装密度。更重要的是，此方法可高通量的制备Ag纳米片覆盖的铝箔，并且由于铝箔大小可剪裁，纳米片结构牢固，所以作为SERS基底，它可以方便使用及保存。附图说明图1为本专利技术实施例1步骤(3)中反应时间为15min时制得的Ag纳米片扫描电镜(SEM)，和透射电镜(TEM)图。图2为本专利技术实施例1步骤(3)中反应时间为30min时制得的Ag纳米片SEM和TEM图。图3为本专利技术实施例1步骤(3)中反应时间为60min时制得的Ag纳米片SEM和TEM图。图4中谱图a、b和c分别对应着本专利技术实施例1步骤(3)中反应时间为15、30和60min时制得的Ag纳米片X射线衍射(XRD)图。图5中谱图a、b和c分别对应着4-巯基吡啶吸附在本专利技术实施例1步骤(3)中反应时间为15、30和60min时制得的Ag纳米片上的SERS光谱图。图6为本专利技术实施例2步骤(3)制得的Ag纳米片的SEM图。图7为本专利技术实施例3步骤(3)制得的Ag纳米片的SEM图。具体实施方式为了解决
技术介绍
中的问题，专利技术了本申请铝箔上组装Ag纳米片SERS基底的制备方法。下面进行详细说明：(1)采用砂纸打磨除掉铝箔表面的三氧化二铝薄膜，分别在乙醇和水中超声，再用大量水冲洗后氮气吹干；(2)将粗糙的铝箔置于含NaF和稀HNO3的混合溶液中，除掉在步骤(1)处理铝箔时留置在空气中，以及在水中生成的三氧化二铝；(3)将含AgNO3和柠檬酸钠的混合溶液快速地加入步骤(2)所述的混合溶液中，使AgNO3与铝箔反应。在反应中，柠檬酸三钠作为形貌控制剂以促进纳米片的形成。同时，由于硝酸银和柠檬酸钠能生成柠檬酸银微溶于水的物质，随着反应的进行，柠檬酸银逐渐释放出银离子，使反应可以慢速、持续地进行，因此获得的Ag纳米片结构牢固且其密度可以随着时间的增加而增加。具体地，该SERS基底的制备方法可以包括以下实施方案：步骤(1)铝箔大小任意，压平并用1000～300目的砂纸打磨掉铝箔表面的氧化层；然后分别用乙醇和水超声3min，再用大量水冲洗，氮气吹干备用。步骤(2)在玻璃容器中加入含NaF为30mM和HNO3为15mM的混合溶液，将洁净的Al箔浸入到上述混合溶液中1min。步骤(3)所述的混合溶液中含AgNO3为20～40mM和柠檬酸钠为3mM，AgNO3与铝箔反应时间为15～60min。为了更加清晰地展现出本专利技术所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面对本专利技术的实施例所提供的铝箔上组装的Ag纳米片SERS基底的制备与应用进行详细描述。实施例1一种铝箔上组装的Ag纳米片SERS基底的制备方法，包括以下几个步骤：(1)采用500目砂纸打磨除掉铝箔表面的三氧化二铝薄膜，分别在乙醇和水中超声，再用大量水冲洗后氮气吹干；(2)在玻璃容器中加入0.8mL含30mMNaF和15mM稀HNO3的混合溶液，将洁净的Al箔浸入到上述混合溶液中1min。(3)将1.7ml含30mMAgNO3和3mM柠檬酸钠的混合溶液快速地加入步骤(2)所述的混合溶液中，使AgNO3与铝箔反应，反应时间为15、30和60min本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝箔上组装的Ag纳米片SERS基底的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将铝箔用砂纸打磨，分别在乙醇和水中超声，再用大量水冲洗后氮气吹干；/n(2)将粗糙的铝箔置于NaF和HNO

【技术特征摘要】
1.一种铝箔上组装的Ag纳米片SERS基底的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将铝箔用砂纸打磨，分别在乙醇和水中超声，再用大量水冲洗后氮气吹干；
(2)将粗糙的铝箔置于NaF和HNO3混合溶液中；
(3)将AgNO3和柠檬酸钠的混合溶液加入到步骤(2)中的NaF和HNO3混合溶液中，反应一定时间后取出冲洗吹干。


2.根据权利1所述的一种铝箔上组装的Ag纳米片SERS基底的制备方法，其特征在于，步骤(1)中铝箔表面需用1000～300目的砂纸打磨。


3.根据权利1所述的一种铝箔上组装的Ag纳米片SERS基底的制备方法，其特征在于，步骤(2)中混合溶液中NaF和HNO3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春旭，汪玉海，宋明星，张永玲，王佳，秦政坤，
申请(专利权)人：吉林师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22