基于双金属纳米叠层表面增强拉曼散射基底的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括以下步骤：S1：制备结构为金‑银‑金的双金属纳米条；S2：以硅烷化处理的硅片为衬底，以十六烷基三甲基溴化铵CTAB为表面活性剂，以步骤S1中所得双金属纳米条为基本单元，制备自组装双金属纳米条阵列；S3：使用氢气/氩气等离子体清除自组装双金属纳米条阵列基底上的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB；S4：在自组装双金属纳米条阵列基底上沉积碳化钛二维薄层材料，制备出基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底；本发明专利技术所制备基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底吸附能力强，增强效果好，可以用于检测多元、痕量的水体污染物。

【技术实现步骤摘要】
基于双金属纳米叠层表面增强拉曼散射基底的制备方法
本专利技术是一种基于双金属纳米叠层表面增强拉曼散射基底的制备方法，属于表面增强拉曼散射材料制备的

技术介绍
表面增强拉曼散射（SERS）被认为是一种方便、高效的分析手段，具有灵敏度高、特异性强、不受水干扰等优势，目前已在分析检测、物理、化学和生物医学等方面得到了广泛的应用，可对气体分子、水体污染物及生物标志物等实现指纹光谱的检测提取。近年来，SERS技术被逐渐应用于环境污染物的监测，但SERS检测在实际应用中，特别是在对典型的空气污染物和水体污染物进行快速、高通量多元痕量的检测中，最关键技术是如何制备更合适的、均一的、高效灵活和可重复性的高稳定性SERS基底。随着现代纳米技术的飞速发展，由于金、银纳米材料的独特性质，已在SERS领域中广泛应用。采用金纳米粒子的活性基层，具有粒径均匀、稳定性好的优点；采用银纳米粒子的活性基层，具有高活性、更好的SERS增强效果的优点。由于粒子表面的银壳容易被氧化，造成金核银壳纳米粒子SERS活性基层的化学和物料稳定性较差；在对高通量多元痕量的污染物检测中，其拉曼光谱增强效果不能满足要求、抗干扰性和稳定性不强等缺陷，大大限制了其应用范围。MXene材料是一类二维无机化合物。通常通过选择性地蚀刻主族元素A来从相应的MAX相合成衬底，其中M代表过渡金属，X代表碳或氮，主族元素A可以包括铝、镓、硅和其他元素。这些材料由几个原子层厚度的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物构成。它们有着过渡金属碳化物的金属导电性，在超级电容器、电池、电磁干扰屏蔽和等离子激元材料等中得到越来越广泛的应用。与其他二维材料，例如石墨烯和过渡二卤化碳的表面不同，官能团也可以进行化学修饰。同时，MXene材料展现出了高度的柔性，为其与各形貌基底的组合创造了可能。不仅如此，MXene业已被证明具备优异的基于化学增强的SERS增强能力。
技术实现思路
技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，提高SERS活性基底的性能，本专利技术提供了一种吸附能力强、高SERS增强因子、高稳定性、抗干扰性强及可测量高通量多元痕量的一种基于双金属纳米叠层表面增强拉曼散射基底的制备方法。技术方案：为达到此目的，本专利技术的一种基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底的制备方法采用以下步骤：S1：采用种子生长法制备结构为金-银-金的双金属纳米条；S2：以硅烷化处理的硅片为衬底，以十六烷基三甲基溴化铵CTAB为表面活性剂，以步骤S1中所得双金属纳米条为基本单元，制备自组装双金属纳米条阵列；S3：使用氢气/氩气等离子体清除自组装双金属纳米条阵列基底上的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB；S4：在自组装双金属纳米条阵列基底上沉积碳化钛二维薄层材料Ti2C3MXene，制备出基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底；其中，所述步骤S1采用种子生长法制备金-银-金双金属纳米条的具体方法为：S1.1：采用氯金酸HAuCl4、十六烷基三甲基溴化铵CTAB和硼氢化钠NaBH4制成金纳米粒子的种子液；S1.2：用十六烷基三甲基溴化铵CTAB、油酸钠NaOL、硝酸银AgNO3、氯金酸HAuCl4、盐酸HCl和抗坏血酸AA制成金纳米粒子的生长液；S1.3：在所述金纳米粒子的种子液中加入所述金纳米粒子的生长液制成金纳米棒溶液；S1.4：在所述金纳米棒溶液中依次加入硝酸银AgNO3、十六烷基三甲基氯化铵CTAC和抗坏血酸AA，在金纳米棒表面还原包覆银层，得到表面包覆银层的金纳米棒；S1.5：向所得的表面包覆银层的金纳米棒纯化后加入氯金酸HAuCl4、碘化钾KI和抗坏血酸AA，制成在银层表面再包覆金纳米层的金-银-金双金属纳米条。步骤S1.1中，所述十六烷基三甲基溴化铵CTAB、氯金酸HAuCl4和硼氢化钠NaBH4的摩尔比例为800：1：4~200：1：8，其中十六烷基三甲基溴化铵CTAB的终浓度为50~200mM。步骤S1.2中，所述的十六烷基三甲基溴化铵CTAB、油酸钠NaOL、硝酸银AgNO3、氯金酸HAuCl4、盐酸HCl和抗坏血酸AA的摩尔比为100：30：1：3：840：1~100：20：1：2：190：1；其中，十六烷基三甲基溴化铵CTAB的终浓度为30~50mM。步骤S1.3中，所述金纳米粒子的种子液与金纳米粒子的生长液的体积比例为1:500~1:1000。步骤S1.4中，硝酸银AgNO3、十六烷基三甲基氯化铵CTAC和抗坏血酸AA的摩尔比为1：10：10~1：25：100，其中十六烷基三甲基氯化铵CATC终浓度为5~20mM。步骤S1.5中，所述氯金酸HAuCl4、碘化钾KI、抗坏血酸AA的摩尔比例为1：1：10~1：4：100，其中氯金酸的终浓度为0.025mM~0.1mM。步骤S2中，使用物理蒸发沉积PVD技术在氧等离子体处理的硅片表面修饰1H,1H,2H,2H–全氟辛基三氯硅烷，得到所述硅烷化处理的硅片；将步骤S1中所得的金-银-金双金属纳米条分散于0.2~1mM的十六烷基三甲基溴化铵CTAB水溶液中，并滴加至所述的硅烷化处理的硅片上，使之于湿盒中缓慢干燥。所述步骤S3中，氢气：氩气体积比为1：2~1：6。所述步骤S4，是将碳化钛二维薄层材料的甲醇溶液滴加到所述的自组装双金属纳米条阵列上，随着甲醇的快速浸润和蒸发，碳化钛二维薄层材料展开并吸附到基底上。本专利技术公开了一种基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底的制作方法，与现有技术比较，具有以下有益效果：1）采用了金-银-金的双金属纳米条为基底，SERS的增强效果得到提升，且具备更好的物理和化学的稳定性。2）采用自组装的方法，制备出形貌均一、有序的纳米阵列基底，提高SERS基底的均匀性，并通过控制配体浓度，调整组装形貌进一步提高增强效果。3）采用碳化钛二维薄层材料优化后，提高了SERS的增强效果与待测物富集能力。附图说明图1为本专利技术中的金-银-金双金属纳米条的结构示意图。图2为本专利技术中制备的基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底。图3为实施例1中检测亚甲基蓝的SERS光谱。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步的介绍。本专利技术所述的一种基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括以下步骤：S1：采用种子生长法制备结构为金-银-金的双金属纳米条；S2：以硅烷化处理的硅片为衬底，以十六烷基三甲基溴化铵CTAB为表面活性剂，以步骤S1中所得双金属纳米条为基本单元，制备自组装双金属纳米条阵列；S3：使用氢气/氩气等离子体清除自组装双金属纳米条阵列基底上的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB；S4：在自组装双金属纳米条阵列基底上沉积碳化钛二维薄层材料Ti2C3MXene，制备出基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底；实施例1：...

【技术保护点】
1.一种基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：/nS1：采用种子生长法制备结构为金-银-金的双金属纳米条；/nS2：以硅烷化处理的硅片为衬底，以十六烷基三甲基溴化铵CTAB为表面活性剂，以步骤S1中所得双金属纳米条为基本单元，制备自组装双金属纳米条阵列；/nS3：使用氢气/氩气等离子体清除自组装双金属纳米条阵列基底上的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB；/nS4：在自组装双金属纳米条阵列基底上沉积碳化钛二维薄层材料，制备出基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：
S1：采用种子生长法制备结构为金-银-金的双金属纳米条；
S2：以硅烷化处理的硅片为衬底，以十六烷基三甲基溴化铵CTAB为表面活性剂，以步骤S1中所得双金属纳米条为基本单元，制备自组装双金属纳米条阵列；
S3：使用氢气/氩气等离子体清除自组装双金属纳米条阵列基底上的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB；
S4：在自组装双金属纳米条阵列基底上沉积碳化钛二维薄层材料，制备出基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底。


2.根据权利要求1所述的基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于：所述步骤S1采用种子生长法制备金-银-金双金属纳米条的具体方法为：
S1.1：采用氯金酸HAuCl4、十六烷基三甲基溴化铵CTAB和硼氢化钠NaBH4制成金纳米粒子的种子液；
S1.2：用十六烷基三甲基溴化铵CTAB、油酸钠NaOL、硝酸银AgNO3、氯金酸HAuCl4、盐酸HCl和抗坏血酸AA制成金纳米粒子的生长液；
S1.3：在所述金纳米粒子的种子液中加入所述金纳米粒子的生长液制成金纳米棒溶液；
S1.4：在所述金纳米棒溶液中依次加入硝酸银AgNO3、十六烷基三甲基氯化铵CTAC和抗坏血酸AA，在金纳米棒表面还原包覆银层，得到表面包覆银层的金纳米棒；
S1.5：向所得的表面包覆银层的金纳米棒纯化后加入氯金酸HAuCl4、碘化钾KI和抗坏血酸AA，制成在银层表面再包覆金纳米层的金-银-金双金属纳米条。


3.根据权利要求2所述的基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于：步骤S1.1中，所述十六烷基三甲基溴化铵CTAB、氯金酸HAuCl4和硼氢化钠NaBH4的摩尔比例为800：1：4~200：1：8，其中十六烷基三甲基溴化铵CTAB的终浓度为50~200mM。


4.根据权利要求2所述的基于双金属纳米叠层的表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于：步骤S1.2中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪语辉，王著元，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32