【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米功能新材料制备领域，具体涉及一种新的硅基sers基底材料及其制备方法。
技术介绍
1、表面增强拉曼光谱(surface enhanced raman spectroscopy，sers)可通过电磁增强或者化学增强作用，大大提高吸附在粗糙金属表面或者纳米材料表面的分析拉曼光谱信号。近年来，因sers的超高检测灵敏度以及能实现快速、低成本以及可获得分子的指纹信息等特点，其在分析化学领域受到广泛关注。
2、sers基底材料的制备是获得sers信号的基础，也是影响sers分析性能的关键。一个良好的sers基底材料应满足以下几点：(1)具有良好的sers增强活性；(2)基底表面保持均匀性，不同点与点之间信号相对标准偏差rsd小于20％；(3)可重复性，同时不同批次间制备得到的sers基底的信号增强偏差应小于20％；(4)基底材料表面洁净，无背景干扰信号；(5)良好的化学稳定性，便于储存；(6)良好的水稳定性，便于在水溶液中反应；(7)制备简单，成本低廉，从而有助于材料制备的产业化和规模化。因此，制备出满足上述条件的sers基底材料对于推动sers分析技术的发展具有重要意义。
3、贵金属(主要为au和ag)纳米溶胶是常见的sers活性基底材料。它们具有制备简便、快速、低廉等优点，但纳米颗粒在溶液状态下容易聚集，使得产生重复性的sers信号较为困难。为解决上述问题，研究人员尝试通过物理(如热蒸镀法、磁控溅射等)、化学(如化学还原法、自组装法等)或者先进纳米制造技术(如纳米光刻法、纳米复印法等)在固相材
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种硅基sers基底材料的制备方法，具有制备方法简单快速、成本低廉，且得到的sers基底材料具有强的sers活性、高的材料表面均匀性和批次一致性，以及良好的化学稳定性和水稳定性等特点。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种硅基sers基底材料的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)将硅材料分别用丙酮、乙醇、去离子水各超声清洗5～10min；
5、(2)使用cucl2/h2o2/hf混合体系刻蚀硅材料，得到一种表面含有cu颗粒、且刻蚀有倒金字塔阵列结构的硅片(si wafer textured with arrays of inverted nano-pyramids，siainp)；
6、(3)将含有cu颗粒的siainp置于稀硝酸溶液中一定时间，去除表面的cu颗粒，并用纯化水洗净；
7、(4)将硝酸处理后的siainp用纯化水洗净后，浸泡于hf溶液一段时间，去除表面氧化物，并形成si-h键；
8、(5)将siainp置于agno3/hf混合溶液中，室温轻摇反应一定时间，得到表面镀有ag纳米颗粒的ag@siainp；
9、(6)将ag@siainp用纯化水清洗后，再次浸泡于hf溶液一段时间；
10、(7)将ag@siainp置于haucl4/hf混合溶液反应一定时间，取出后经清洗后可得到产物：au-ag@siainp。
11、按照本专利技术的方法所制备的硅基sers基底材料具有强的sers活性(增强因子>107)、高的材料表面均匀性和批次一致性(拉曼探针分子信号rsd<15％)，以及良好的化学稳定性(在-20℃储存6周，sers性能依然能保持不变)和水稳定性(在水中放置24h或者干燥的sers芯片重新放置水中时，表面纳米金属膜不会脱落)。
12、步骤(1)中使用的硅材料是晶型为<100>的单晶硅片。
13、步骤(2)中使用的cucl2浓度为5～20mm，h2o2浓度为0.2～0.6m，hf浓度为2.5％～10％(体积比)，反应温度为45～65℃，反应时间为15～30min。
14、步骤(3)中稀硝酸通过65％的浓硝酸与纯化水混合得到，浸泡时间为5～10min。
15、步骤(4)中hf浓度为5～10％，浸泡时间为30～40min。
16、步骤(5)中agno3浓度为1～5mm,hf浓度为5～10％，反应时间为10～30s。
17、步骤(6)中浸泡时间为5～15min。
18、步骤(7)中haucl4浓度为1.25～3mm，hf浓度为5～10％，反应温度为50～60℃，反应时间为10～30min。清洗溶液依次为饱和食盐水、1％hf溶液和纯化水，清洗时间分别为8～10min。
19、步骤(7)中所制备的sers芯片具有强的sers活性(增强因子>107)、高的材料表面均匀性和批次一致性(拉曼探针分子信号rsd<15％)，以及良好的化学稳定性(在-20℃储存6周，sers性能依然能保持不变)和水稳定性(在水中放置24h或者干燥的sers芯片重新放置水中时，表面纳米金属膜不会脱落)。
20、步骤(7)中所制备的sers芯片通过罗丹明6g(r6g)评价其sers性能，使用的拉曼光谱仪的具体参数为：拉曼光谱的激发波长为785nm，输出功率为300mw，曝光时间为2s，光斑尺寸为0.1mm。
21、同现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
22、(1)材料制备方法简便，成本低廉，无需使用昂贵试剂或者仪器；
23、(2)制备时间快速且可实现大规模制备，在3h之内即可完成所有步骤；
24、(3)所得到的基底材料在sers活性、材料均匀性、批次一致性等方面均有良好的性能，满足高灵敏分析需求；
25、(4)材料具有高的化学稳定性，可在-20℃环境中储存6周，且依然能维持sers性能保持不变；
26、(5)良好的水稳定性，成功解决了申请人前期制备的硅基sers基底材料水稳定性差的难题。鉴于本专利技术方法所得到的基底材料的良好性能，其展现出巨大的商业化应用前景。
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1.一种硅基SERS基底材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的SERS基底材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中使用的硅材料是晶型为<100>的单晶硅片。
3.根据权利要求1所述的SERS基底材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中CuCl2浓度为5～20mM，H2O2浓度为0.2～0.6M，HF浓度为2.5％～10％(体积比)，反应温度为45～65℃，反应时间为15～30min。
4.根据权利要求1所述的SERS基底材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中稀硝酸通过65％的浓硝酸与纯化水混合得到，浸泡时间为5～10min。
5.根据权利要求1所述的SERS基底材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中HF浓度为5～10％，浸泡时间为30～40min。
6.根据权利要求1所述的SERS基底材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中AgNO3浓度为1～5mM,HF浓度为5～10％，反应时间为10～30s。
7.根据权利要求1所述的SERS基底材料的制备方法，其特征在于，步
8.根据权利要求1所述的SERS基底材料的制备方法，其特征在于，步骤(7)中HAuCl4浓度为1.25～3mM，HF浓度为5～10％，反应温度为50～60℃，反应时间为10～30min。
9.根据权利要求1所述的SERS基底材料的制备方法，其特征在于，步骤(7)中清洗的溶液依次为饱和食盐水、0.5～1％HF溶液和纯化水，清洗时间分别为8～10min。
10.一种硅基SERS基底材料，其特征在于，按照权利要求1～9任一项所述的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种硅基sers基底材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的sers基底材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中使用的硅材料是晶型为<100>的单晶硅片。
3.根据权利要求1所述的sers基底材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中cucl2浓度为5～20mm，h2o2浓度为0.2～0.6m，hf浓度为2.5％～10％(体积比)，反应温度为45～65℃，反应时间为15～30min。
4.根据权利要求1所述的sers基底材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中稀硝酸通过65％的浓硝酸与纯化水混合得到，浸泡时间为5～10min。
5.根据权利要求1所述的sers基底材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中hf浓度为5～10％，浸泡时间为30～40min。
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