基于非贵金属的柔性表面增强拉曼散射芯片及其制法和用途制造技术

本发明专利技术属于光谱分析技术领域，特别涉及一种基于非贵金属的柔性表面增强拉曼散射芯片及其制法和用途，本发明专利技术通过将非贵金属拉曼活性材料负载到尼龙滤膜材料表面，构建了柔性的表面增强拉曼散射芯片，该芯片结合了非贵金属材料的优点，通过构建异质结促进了基底与目标分子之间的电荷传递，进一步增强了目标分子的拉曼信号，从而降低了检出限；同时，该芯片还具有较强的时间稳定性和特异性以及较强的机械稳定性，制备简便

【技术实现步骤摘要】
基于非贵金属的柔性表面增强拉曼散射芯片及其制法和用途


[0001]本专利技术属于光谱分析
，特别涉及一种基于非贵金属的柔性表面增强拉曼散射芯片及其制法和用途
。

技术介绍

[0002]表面增强拉曼散射，英文名称
Surface
‑
enhanced Raman scattering
，简写为
SERS
，是一种建立在拉曼散射技术基础上的光谱学分析方法
。
印度的物理学家
C.V.Raman
于
1928
年首次观测到这种散射光
[
参见：
(a)Song,G.
；
Gong,W.
；
Cong,S.
；
Zhao,Z.Angew.Chem.2021,133,5565
‑
5571.]。
表面增强拉曼散射是一种很有前途的分析技术，它具有响应快
、
灵敏度高
、
光谱分辨率高等独特优势，已广泛应用于环境污染物分析
、
生物组织成像
、
表面科学
、
痕量物种检测等领域
[
参见：
(b)Liu,J.
；
Zheng,T.
；
Tian,Y.Angew.Chem.Int.Ed.2019,58,7757
‑
7761.(c)Su,Y.
；
Yuan,B.r/>；
Jiang,Y.
；
Wu,P.
；
Huang,X.
；
Zhu,J.
‑
J.
；
Jiang,L.
‑
P.Chem.Sci.2022,13,6573
‑
6582.]。
通常使用的衬底材料以金
、
银等贵金属材料为主
。
然而，这类基底材料对目标分子选择性弱
、
材料本身抗氧化稳定性差，同时，这类基底材料的成本也很高
。
随着检测技术的发展，开发新型的基底材料成为亟待解决的问题
。
近年来，随着新的合成技术的发展，人们提出并利用了新型的拉曼增强基底材料，如石墨烯
、
金属有机框架和半导体金属氧化物等已经被研究并成功地作为贵金属的合适替代品，用于监测各种目标物质
[
参见：
(d)Yilmaz,M.
；
Babur,E.
；
Ozdemir,M.
；
Gieseking,R.L.
；
Dede,Y.
；
Tamer,U.
；
Schatz,G.C.
；
Facchetti,A.
；
[0003]Usta,H.
；
Demirel,G.Nat.Mater.2017,16,918
‑
924.(e)Wang,X.
；
Shi,W.
；
Jin,Z.
；
Huang,W.
；
Lin,J.
；
Ma,G.
；
Li,S.
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Guo,L.Chem.Int.Ed.2017,56,9851
‑
9855.(f)Yin,D.
；
Wang,M.
‑
L.
；
Wang,Y.
‑
Z.
；
Hu,X.
；
Liu,B.
；
Liu,H.
；
Ma,L.
；
Gao,G.
‑
G.J.Mater.Chem.C 2019,7,9856
‑
9864.]。
与贵金属相比，半导体材料等非金属
SERS
衬底具有更高的选择性和均匀性，以及更好的稳定性和生物相容性
。
尽管已经应用了一些策略来改善这种材料的
SERS
反应，但是，电荷转移过程是一个短程途径，相对较低的增强作用和差的电荷分离效率仍然是半导体衬底实际应用的一个重大障碍
。[
参见：
(g)Ling,X.
；
Fang,W.
；
Lee,Y.
‑
H.
；
Araujo,P.T.
；
Zhang,X.
；
Rodriguez
‑
Nieva,J.F.
；
Lin,Y.
；
Zhang,J.
；
Kong,J.
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Dresselhaus,M.S.Nano Lett.2014,14,3033
‑
3040.(h)Li,C.
；
Li,S.
；
Qu,A.
；
Kuang,H.
；
Xu,L.
；
Xu,C.Adv.Funct.Mater.2020,30,2001451.(i)Wen,S.
；
Su,Y.
；
Dai,C.
；
Jia,J.
；
Fan,G.
‑
C.
；
Jiang,L.
‑
P.
；
Song,R.
；
Zhu,J.
‑
J.Anal.Chem.2019,91,12298
‑
12306.]。
其中，通过构建非贵金属异质结类
SERS
衬底可以有效地促进电荷传递过程，提高拉曼增强作用
[
参见：
(j)Li,J.
；
Xu,X.
；
Huang,B.
；
Lou,Z.
；
Li,B.ACS Appl.Mater.Interfaces 2021,13,10047
‑
10053.]。
另外，异质结构材料的组成是多种多样的，可以在纳米结构和形态上进行高度调控，为高性能拉曼衬底的设计提供了新的思路
[
参见：
(k)Tan,X.
；
Wang,L.
；
Cheng,C.
；
Yan,X.
；
Shen,B.
；
Zhang,J.Chem.Commun.2016,52,2893
‑
2896.]。
[0004]传统的拉曼基底制备方式，往往采用刚性的支撑物体来负载拉曼活性材料，对于
特殊形貌表面的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于非贵金属的柔性表面增强拉曼散射芯片，其特征在于，包括柔性支撑材料和拉曼活性材料；所述拉曼活性材料为氧化钨
/
氮化碳异质结材料；所述氧化钨
/
氮化碳异质结材料均匀分布在所述柔性支撑材料表面
。2.
如权利要求1所述的基于非贵金属的柔性表面增强拉曼散射芯片，其特征在于，所述柔性支撑材料为尼龙滤膜
。3.
如权利要求1或2所述的基于非贵金属的柔性表面增强拉曼散射芯片，其特征在于，所述氧化钨
/
氮化碳异质结材料的合成方法为：步骤
A.
将双氰胺在
500
～
550℃
的条件下煅烧2～
4h
，冷却；步骤
B.
将步骤1得到的产物在
500
～
550℃
的条件下煅烧2～
4h
，冷却，制得氮化碳纳米片；步骤
C.
先将六氯化钨分散于乙醇中，加入步骤
B
制得的氮化碳纳米片后搅拌，在
160
～
180℃
下加热
10
小时，制得沉淀物即为氧化钨
/
氮化碳异质结材料
。4.
如权利要求4所述的基于非贵金属的柔性表面增强拉曼散射芯片，其特征在于，所述步骤
A
的具体方法为：所述双氰胺的煅烧条件为以
2.5℃
·
min
‑1的升温速率从
20℃
升温至
550℃
，并在此温度保持
240
分钟，反应结束后自然冷却到室温；所述步骤
B
的具体方法为：将步骤1得到的产物经过研磨处理之后再次煅烧；煅烧条件为：以
2℃
·
min
‑1的升温速率从
20℃
升温至
500℃
，并在此温度保持
120
分钟，反应结束后自然冷却到室温，得到产物；所述步骤

【专利技术属性】
技术研发人员：朱俊杰，谭鲁，
申请(专利权)人：南京大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：