Ag-Au级联纳米阵列SERS基底、制备方法及应用技术

本发明专利技术属于等离激元纳米材料制备领域，公开了一种Ag

【技术实现步骤摘要】
Ag
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Au级联纳米阵列SERS基底、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于等离激元纳米材料制备领域，涉及一种Ag
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Au级联纳米阵列SERS基底、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]近年来，表面增强拉曼散射(Surface
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enhanced Raman Scattering,SERS)技术因其高灵敏的单分子识别优势在表界面分析、化学反应监测以及生物医学传感等领域得到了高度关注。该技术主要基于贵金属等离激元热点结构(如纳米级间隙、孔洞、高曲率纳米尖端等)的局域电磁场增强特性，使吸附于SERS热点结构表面的分子拉曼信号可以得到至少百万倍以上的超强放大，实现分子的高灵敏检测。
[0003]研究显示，提升SERS检测性能的关键在于构建高灵敏、可靠的活性基底，尤其取决于基底表面的热点分布状态和结构形态。比如均匀分布且面密度较高的热点结构能够提供更均匀的局域电磁场，可以保障SERS检测的信号均一性和可重复性；而热点的结构形态直接影响了局域电磁场的增强特性，例如具有多尺度复杂构型的级联纳米结构体系(如陆续报道的金纳米星及其多聚体，海胆状银纳米半球等)，可以利用电磁场能量在多尺度结构中的逐级耦合和会聚，实现场热点在特定空间位置的局域及场增强最大化，而且分子的吸附位点更多，进而达到有效提升SERS活性的效果。研究表明，通常这种级联纳米结构SERS增强因子比单一构型的纳米颗粒高2～3个数量级。
[0004]然而，当前高活性的多尺度纳米结构SERS基底的开发往往很难同时满足热点结构的均匀分布要求，因此如何构建具有高SERS活性的均匀分布的热点结构就成为该
面向实际应用的重难点。目前普遍采用的聚焦等离子刻蚀、电子束刻蚀、光刻等技术可以实现纳米阵列结构的均匀周期性制备，但因其工艺复杂且造价高而不具备普适性，同时也因为光学衍射极限的存在而很难实现极小纳米间隙(比如10nm以下)的制备，因此其SERS活性增强能力有限，亟需寻求更加经济、可靠的高活性SERS基底制备方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种Ag
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Au级联纳米阵列SERS基底、制备方法及应用，该方法可以低成本实现多尺度级联纳米结构SERS基底的大面积均匀构建。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种Ag
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Au级联纳米阵列SERS基底的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1.在多孔阳极氧化铝模板上，通过纳米压印方式获得聚碳酸酯纳米柱阵列；
[0009]S2.在所述聚碳酸酯纳米柱阵列中的PC纳米柱顶端沉积一层银薄膜；然后在所述银薄膜表面沉积一层厚铜膜，得到Ag/Cu膜，将Ag/Cu膜取下，得到中空Ag纳米阵列；
[0010]S3.通过电化学沉积技术，在所述中空Ag纳米阵列表面修饰金纳米颗粒，得到Ag
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Au级联纳米阵列SERS基底。
[0011]进一步的，所述多孔阳极氧化铝模板具有六方排列的直通孔结构。
[0012]进一步的，所述六方排列的直通孔结构中，孔间距为450nm，孔径为300nm，孔深为900nm。
[0013]进一步的，所述多孔阳极氧化铝模板的清洗方法为：用丙酮、乙醇和超纯水分别在超声波浴中清洗30s，然后用超纯水多次淋洗并在氮气流下干燥备用。
[0014]进一步的，所述通过纳米压印方式获得PC纳米柱阵列，具体包括以下步骤：
[0015]S11.将PC颗粒放在载玻片上，加热至300℃；当PC颗粒融化后，持续加热10min，直至PC内部气泡排出；
[0016]S12.将多孔阳极氧化铝模板有孔洞一侧扣在步骤S11处理得到的PC上，按压，以保证PC完全浸润至多孔阳极氧化铝模板孔洞底部，加热5min后停止，自然冷却到室温，依次去除所述多孔阳极氧化铝模板的铝基底和氧化层，获得聚碳酸酯纳米柱阵列。
[0017]进一步的，步骤S2中所述沉积为通过掠射角热蒸发镀膜方式进行沉积。
[0018]进一步的，所述银薄膜的厚度为40nm。
[0019]进一步的，所述厚铜膜的厚度为0.1～0.5mm。
[0020]进一步的，所述电化学沉积的条件为：电镀溶液由3mM HAuCl4和0.2M HF溶液混合制成；电化学工作站以Cr/Ag丘阵列为工作电极，铂电极为对电极，Ag/AgCl2为参比电极；电沉积时间范围为200s～800s。
[0021]进一步的，所述电沉积的时间为600s。
[0022]本专利技术还提供了一种上述制备方法制备得到的Ag
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Au级联纳米阵列SERS基底。
[0023]本专利技术还提供了上述的Ag
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Au级联纳米阵列SERS基底在检测小分子中的应用。
[0024]进一步的，小分子为CV小分子。
[0025]与现有技术相比，本专利技术基于模板复刻技术，通过物理沉积和电化学沉积相结合的方式，制备Ag
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Au级联纳米阵列SERS基底，具有以下技术效果：
[0026](1)制备工艺可控性强，可以大规模制备形貌均一的多种构型的纳米阵列结构，从而保障了SERS检测的稳定性和可靠性，在等离激元纳米材料制备领域具有重要应用价值；
[0027](2)本专利技术提供的Ag
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Au级联纳米阵列SERS基底有效改善了级联纳米结构的SERS检测均匀性，测得的结晶紫SERS信号具有小于10％的相对标准偏差值，可以满足实际检测需求。
附图说明
[0028]图1为Ag
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Au级联纳米阵列SERS基底制备流程图；
[0029]图2为多孔阳极氧化铝模板结构示意图；
[0030]图3为六方示意图；
[0031]图4为掠射角沉积方式示意图；
[0032]图5为Ag纳米中空阵列的扫描电子显微镜图像；
[0033]图6为不同电沉积时间得到的Ag
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Au级联纳米阵列结构：(a)200s；(b)400s；(c)600s；(d)800(标尺均为200nm)；
[0034]图7为基于浓度为10
‑4M CV的不同基底SERS图谱；
[0035]图8(a)为基于电沉积600s得到的Ag
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Au级联纳米阵列结构，在50个随机选择点获得的CV溶液的SERS光谱；
[0036]图8(b)为1160cm
‑1处CV特征峰值的拉曼强度统计；
[0037]图9为基于电沉积600s得到的Ag
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Au级联纳米阵列结构的CV浓度依赖性SERS光谱。
具体实施方式
[0038]根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。
[0039]如图1所示，本专利技术提供了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ag
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Au级联纳米阵列SERS基底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.在多孔阳极氧化铝模板上，通过纳米压印方式获得聚碳酸酯纳米柱阵列；S2.在所述聚碳酸酯纳米柱阵列中的聚碳酸酯纳米柱顶端沉积一层银薄膜；然后在所述银薄膜表面沉积一层厚铜膜，得到Ag/Cu膜，将Ag/Cu膜取下，得到中空Ag纳米阵列；S3.通过电化学沉积技术，在所述中空Ag纳米阵列表面修饰金纳米颗粒，得到Ag
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Au级联纳米阵列SERS基底。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔阳极氧化铝模板具有六方排列的直通孔结构。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述六方排列的直通孔结构中，孔间距为450nm，孔径为300nm，孔深为900nm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔阳极氧化铝模板的清洗方法为：用丙酮、乙醇和超纯水分别在超声波浴中清洗30s，然后用超纯水多次淋洗并在氮气流下干燥备用。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述通过纳米压印方式获得聚碳酸酯纳米柱阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴静，方靖淮，车文宽，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：