一种SERS基底及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种SERS基底及制备方法和应用。所述SERS基底含底层和表面层两层，底层为玻璃片基底，表面层为复合的银纳米线

【技术实现步骤摘要】
一种SERS基底及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于检测
，具体涉及一种SERS基底及其制备方法和在环境污染物检测中的应用。

技术介绍

[0002]随着科技的进步和社会的发展，环境污染越来越引起人们的注意。在众多的环境污染物中，有机染料和农药广泛存在于土壤、河流甚至食品中，对人类的健康和生产生活产生了很大的影响，而且这些污染物很难降解，随着生物链的加长会有明显的累积效应。目前，检测这些物质主要有毛细管电泳法、气相色谱
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质谱联用法、荧光光谱法等。这些方法虽然灵敏度高，但是样品前处理时间长、操作繁琐、多在实验室条件下才能进行。因此，建立一套快速、实时、简捷的检测分析技术,对缓解日趋严峻的环境现状具有重要的现实意义。
[0003]表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)技术作为一种新兴的检测方法，具有灵敏度高、化学指纹信息丰富、操作简捷、可实现原位检测等优点。SERS的检测机理是在某些特殊制备的纳米基底或者溶胶中，当光入射时，由于纳米结构表面的电磁场增强使吸附分子的拉曼散射信号比普通拉曼信号大大增强。当金属颗粒或者阵列结构中有几纳米或者更小的间隙时，该间隙能够与入射光发生强烈的耦合作用，激发出局域等离子体激元(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)或者表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons,SPP)，并将能量束缚在其中，形成很强的电磁场增强区域(也可称为“热点”)。SERS基底的增强效果就取决于结构表面的这些“热点”区域，“热点”的密度和强度越大，SERS基底的增强效果就越明显。目前，多种纳米材料都可以用来制备SERS基底。
[0004]目前，通过银纳米线和金纳米颗粒来制备SERS基底已经有一些报道。CN107037029A一种基于金纳米棒SERS基底对人体体液中毒品的检测方法中通过合成不同长径比且具有SERS活性的金纳米棒溶胶，仅利用金纳米棒的LSPR效应产生电磁场增强区域来实现对人体体液中毒品的检测，热点数量和强度有限。CN109946285A利用静电吸附作用将金纳米球吸附到银纳米线上，制备得到金银纳米线均匀、致密排列的SERS基底。但该专利的纳米材料之一选用的是纳米球，与纳米线配合使用时形成的“间隙”有限，而纳米材料颗粒之间的间距是影响热点形成的主要因素，因此金纳米球和银纳米线配合使用对SERS基底热点的改善有限。

技术实现思路

[0005]针对
技术介绍
中提到的现有技术的不足，本专利技术提供了一种SERS基底及其制备方法和应用，期望得到一种三维网状结构的SERS基底，可以提高与入射光的耦合效应，激发纳米材料之间的多种“热点”区域，增加目标分子进入“热点”的概率，从而提高基底的检测效果。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种SERS基底，含底层和表面层两层，底层为玻璃片基底，
表面层为复合的银纳米线
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金纳米棒层；所述银纳米线
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金纳米棒层是以银纳米线网状结构为基础，金纳米棒附着在银纳米线网状结构上面。
[0007]所述银纳米线的长度为15～25μm，直径为10～30nm；所述金纳米棒的直径为10～30nm，长度为50～80nm。
[0008]银纳米线和金纳米棒是通过分步滴加的方式附着在底层上。
[0009]本专利技术第二方面还提供了一种SERS基底的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)制备银纳米线溶胶；
[0011](2)制备金纳米棒溶胶；
[0012](3)将银纳米线溶胶和金纳米棒溶胶依次滴加到玻璃片上，制备复合的银纳米线
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金纳米棒的SERS基底。
[0013]步骤(3)中制备复合的银纳米线
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金纳米棒的SERS基底的过程包括如下步骤：
[0014](31)将银纳米线溶胶滴加到玻璃片上，放入烘箱中加热得到带有银纳米线的玻璃片；
[0015](32)将步骤(31)中所得带有银纳米线的玻璃片放在热板上，将金纳米棒溶胶滴加在带有银纳米线的玻璃片上。
[0016]步骤(32)中金纳米棒溶胶在带有银纳米线的玻璃片上单位面积的滴加量为40～70μl/cm2；金纳米棒溶胶的浓度为1～3mg/ml。热板的加热温度为30～80℃，加热至挥发完。
[0017]步骤(31)中银纳米线溶胶在玻璃片上单位面积的滴加量为15～85μl/cm2；银纳米线溶胶的浓度为0.3～2mg/ml；烘箱加热温度为40～70℃，加热至挥发完。
[0018]进一步，步骤(31)中的玻璃片需要进行预处理；预处理步骤为：将玻璃片用食人鱼洗液清洗，之后分别用丙酮、乙醇和去离子水清洗，最后用氮气吹干，得到干净的玻璃片。所述食人鱼洗液为浓硫酸和30％过氧化氢的体积比为2∶3～10∶3的混合溶液。
[0019]步骤(1)中制备银纳米线溶胶的过程，包括如下步骤：
[0020](11)：将聚乙烯吡咯烷酮PVP溶于乙醇中，搅拌形成澄清溶液；
[0021](12)：往步骤(11)的澄清溶液中加入硝酸银AgNO3，密封反应，离心洗涤，得到银纳米线的乙醇混合液。
[0022]步骤(11)中，聚乙烯吡咯烷酮，简写为PVP，重均分子量M
W
为55 000；
[0023]步骤(12)中硝酸银AgNO3与步骤(11)中PVP的重量比为1∶15～1∶20；步骤(12)中的反应容器为水热釜，密封反应温度为140～170℃，反应时间为4～8h，离心转速为3000～6000r/min，离心时间为3～7min。
[0024]步骤(2)中金纳米棒溶胶的制备，包括如下步骤：
[0025](21)：配制含HAuCl4、十六烷基三甲基溴化铵CTAB和NaBH4的种子溶液，种子溶液中HAuCl4、CTAB、NaBH4的摩尔比为1∶380～400∶2～3；
[0026](22)：配制生长溶液，生长溶液中含HAuCl4、AgNO3、CTAB和抗坏血酸，其中HAuCl4、AgNO3、CTAB、抗坏血酸的摩尔比为5∶1～2∶900～1100∶7～12；
[0027](23)：将步骤(21)制备的种子溶液加入步骤(22)的生长溶液中，混合，静置，离心，得到金纳米棒溶胶。
[0028]进一步，步骤(22)中配制生长溶液时，先将HAuCl4、AgNO3、CTAB混合，然后调节溶液pH至1～2，再添加抗坏血酸。
[0029]步骤(23)中静置时间为8～12h；离心转速为4000～7000r/min，时间为8～12min。
[0030]本专利技术第三方面提供了一种SERS基底在环境污染物检测中的应用，优选用于罗丹明6g、结晶紫以及福美双的SERS检测。本专利技术利用拉曼光谱仪进行SERS检测，可对环境污染物进行定量和定性分析。首先，分别对罗丹明6g、结晶紫以及福美双三种目标分子在不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SERS基底，其特征在于，含底层和表面层两层，底层为玻璃片基底，表面层为复合的银纳米线
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金纳米棒层；所述银纳米线
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金纳米棒层是以银纳米线网状结构为基础，金纳米棒附着在银纳米线网状结构上面。2.根据权利要求1所述SERS基底，其特征在于，所述银纳米线的长度为15～25μm，直径为10～30nm；所述金纳米棒的直径为10～30nm，长度为50～80nm。3.根据权利要求1所述SERS基底，其特征在于，银纳米线和金纳米棒是通过分步滴加的方式附着在底层上。4.一种权利要求1～3任一项所述SERS基底的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备银纳米线溶胶；(2)制备金纳米棒溶胶；(3)将银纳米线溶胶和金纳米棒溶胶依次滴加到玻璃片上，制备复合的银纳米线
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金纳米棒的SERS基底。5.根据权利要求4所述SERS基底的制备方法，其特征在于，步骤(3)中制备复合的银纳米线
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金纳米棒的SERS基底的过程包括如下步骤：(31)将银纳米线溶胶滴加到玻璃片上，放入烘箱中加热得到带有银纳米线的玻璃片；(32)将步骤(31)中所得带有银纳米线的玻璃片放在热板上，将金纳米棒溶胶滴加在带有银纳米线的玻璃片上。6.根据权利要求5所述SERS基底的制备方法，其特征在于，步骤(32)中金纳米棒溶胶在带有银纳米线的玻璃片上单位面积的滴加量为40～70μl/cm2；金纳米棒溶胶的浓度为1～3mg/ml。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世强，孙冰，李娜，王浩志，安飞，赵辰阳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：