专利名称：一种表面增强拉曼散射基底的制备方法
技术领域：
本发明涉及拉曼散射光谱检测技术领域和纳米材料领域，尤其涉及一种用作表面增强拉曼散射基底的金纳米材料组装体的制备方法。
背景技术：
表面增强拉曼散射(SERS)是检测极少量物质的一种方法，目前人们已开始用这一方法检测单个分子了。1974年，Fleishmarm等人发现，对光滑银电极表面进行粗糙化处理后，首次获得吸附在银电极表面上单分子层吡啶分子的高质量的拉曼光谱。随后Van Duyne及其合作者通过系统的实验和计算发现吸附在粗糙银表面上的每个吡啶分子的拉曼散射信号与溶液相中的吡啶的拉曼散射信号相比，增强约6个数量级(即IO6倍)，指出这是一种与粗糙表面相关的表面增强效应，被称为SERS效应。吸附在粗糙化金属表面的化合物由于表面局域等离子激元被激发所引起的电磁增强，以及粗糙表面上的原子簇及吸附其上的分子构成拉曼增强的活性点，这两者的作用使被测定物的拉曼散射产生极大的增强效应。其增强因子可达IO3 107，可以区分同分异构体、表面上吸附取向不同的同种分子等， 是研究表面和界面过程的重要工具，是定性鉴定化学结构相近化合物的有力手段，可用作液相色谱分析的检测器。金纳米材料在表面增强拉曼领域常用作为基底，通过对单个的金纳米材料进行组装，使得基底在表面增强拉曼过程中具有更高的增强活性、重复性、再现性是一项非常重要的工作。

发明内容
本发明的目的是提出一种用作表面增强拉曼散射基底的金纳米材料组装体的制备方法。本发明的目的将通过以下技术方案得以实现一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括以下步骤步骤一配制浓度为0. 001-lmol/L之间的表面活性剂溶液，所述表面活性剂溶液的溶剂包括水、有机溶剂或者有机复合溶剂；其中有机复合溶剂为由甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇等有机溶剂的任意两种或两种以上的单一有机溶剂组合而成；步骤二将金纳米材料放入步骤一得到的表面活性剂溶液中，搅拌至得到均一的悬浮液；步骤三在一底片上用夹子固定一空心的模板，将所述步骤二得到的悬浮液导入到模板内，所述导入的方法包括注入所述悬浮液，或者将所述固定在一起的底片和模板浸入所述悬浮液中；步骤四待底片上的悬浮液在室温下晾干后，揭开模板进行加热处理，得到表面增强拉曼散射基底。优选的，上述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其中所述表面活性剂包括CTAB或者PVP，使用上述表面活性剂更有利于悬浮液进入并停留在底片和模板之间。
优选的，上述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其中所述表面活性剂溶液的溶剂为醇类，使悬浮液更易晾干。优选的，上述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其中所述步骤二中的金纳米材料为含有金元素的物质，包括金单质或者金合金，所述金单质为单晶金或者多晶金。优选的，上述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其中所述金纳米材料的形状包括纳米线，纳米带，纳米片，纳米管，纳米棒，纳米晶须或者纳米粒子。优选的，上述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其中所述金纳米材料的特征长度为1纳米 100纳米。优选的，上述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其中所述步骤二中的搅拌方式包括机械式搅拌或者超声式搅拌。优选的，上述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其中所述底片为金属或者无机非金属的任一种或多种，包括金，银，铜，铁，金合金，银合金，铜合金，铁合金，硅，锗， 氧化硅，氧化铝或者氧化铁。优选的，上述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其中所述模板为金属， 无机非金属或者高分子材料的任一种或多种，包括金，银，铜，铁，金合金，银合金，铜合金， 铁合金，硅，锗，氧化硅，氧化铝、氧化铁、PDMA或者PDMS。优选的，上述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其中所述步骤四中的加热处理的方法为在温度为200°C 700°C的高温炉中加热，加热处理时间为30min 60min， 通过实验得出在此温度条件下可以保证金纳米材料更好的固定在所述底片上。本发明所述方法将金纳米材料制成悬浮液，导入模板，干燥及热处理后，可以使金纳米材料组装成均勻的基底，且其表面增强拉曼的效果显著增强，性能优良，并具有优越的重复性和再现性，这种基底经过热处理后，还可以循环使用。


图1是本发明实施例中制得的金纳米粒子组装体的光学像片；图2是本发明实施例中制得的金纳米粒子组装体的SEM像片；图3是本发明实施例中制得的基底用于检测罗丹明6G时的SERS谱(IX I(TkiM)；图4是本发明实施例中循环使用的基底用于检测罗丹明6G时的SERS谱 (IXl(TiciM)。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。实施例本实施例的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括以下步骤1.在40毫升的蒸馏水中，加入ImM的表面活性剂CTAB或者表面活性剂PVP，再加入5毫克的金纳米粒子，超声搅拌或者机械搅拌成均勻的悬浮液；2.将模板用夹子固定在底片上，利用毛细现象将悬浮液从模板与底片的夹层间导入模板；3.取下底片和模板，将底片水平放置，使悬浮液平留在底片上，室温干燥12小时， 然后掀开模板，再将底片在高温炉中在400度加热30分钟，即可得到均勻排列的金纳米粒子组装体，如图1和图2所示，为制得的金纳米粒子组装体的光学像片和SEM像片。这个组装体即可以用作表面增强拉曼的基底。选用IXlO-ltlM的罗丹明6G作为探针分子，对本实施例制得的基底进行表面增强拉曼散射的检测。具体方法如下将罗丹明6G的稀溶液(IX I(TkiM)滴加到基底上，等其干燥后放在拉曼仪器上，用100倍物镜进行检测。检测结果如图3所示，当罗丹明6G的浓度只有1 X ΙΟ,Μ时，仍能检测到很好的拉曼峰，说明这种基底具有很好的表面增强拉曼效果。这种基底如用于探测有机物或生物物质，可循环使用，即将使用过的基底，在400度加热30分钟后，就可以重新使用。如图4所示，就是将基底经过上述重新热处理后，再次对1 X IO-10M 罗丹明6G进行表面增强拉曼散射的检测(检测方法同上)所得的结果。可选的，上述的实施例中，加热处理温度还可以为200°C 700°C，加热处理时间为 30min 60mino可选的，上述的实施例中，表面活性剂溶液的溶剂包括水，醇等有机溶剂或者有机复合溶剂。可选的，上述的实施例中，表面活性剂包括各种阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂、以及两性表面活性剂。可选的，上述的实施例中，金纳米材料为含有金元素的物质，包括单晶金，多晶金或者金的合金，其形状包括纳米线，纳米带，纳米片，纳米管，纳米棒，纳米晶须或者纳米粒子等，其特征长度为1纳米 100纳米。可选的，上述的实施例中，底片为金属或者无机非金属的任一种，包括金，银，铜， 铁，金合金，银合金，铜合金，铁合金，硅，锗，氧化硅，氧化铝或者氧化铁。可选的，上述的实施例中，模板为金属，无机非金属或者高分子材料的任一种，包括金，银，铜，铁，金合金，银合金，铜合金，铁合金，硅，锗，氧化硅，氧化铝、氧化铁、PDMA或者 PDMS0
权利要求
1.一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于包括以下步骤步骤一配制浓度为0. 001-lmol/L之间的表面活性剂溶液，所述表面活性剂溶液的溶剂包括水、有机溶剂或者有机复合溶剂，其中有机复合溶剂为由甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇的任意两种或两种以上的单一有机溶剂组合而成；步骤二 将金纳米材料放入步骤一得到的表面活性剂溶液中，搅拌至得到均一的悬浮液；步骤三在一底片上用夹子固定一空心的模板，将所述步骤二得到的悬浮液导入到模板内，所述导入的方法包括注入所述悬浮液，或者将所述固定在一起的底片和模板浸入所述悬浮液中；步骤四待底片上的悬浮液在室温下晾干后，揭开模板进行加热处理，得到表面增强拉曼散射基底。
2.根据权利要求1所述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于所述表面活性剂包括CTAB或者PVP。
3.根据权利要求1所述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于所述表面活性剂溶液的溶剂为醇类。
4.根据权利要求1所述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于所述步骤二中的金纳米材料为含有金元素的物质，包括金单质或者金合金，所述金单质为单晶金或者多晶金。
5.根据权利要求4所述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于所述金纳米材料的形状包括纳米线，纳米带，纳米片，纳米管，纳米棒，纳米晶须或者纳米粒子。
6.根据权利要求4所述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于所述金纳米材料的特征长度为1纳米 100纳米。
7.根据权利要求1所述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于所述步骤二中的搅拌方式包括机械式搅拌或者超声式搅拌。
8.根据权利要求1所述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于所述底片为金属或者无机非金属的任一种或多种，包括金，银，铜，铁，金合金，银合金，铜合金， 铁合金，硅，锗，氧化硅，氧化铝或者氧化铁。
9.根据权利要求1所述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于所述模板为金属，无机非金属或者高分子材料的任一种或多种，包括金，银，铜，铁，金合金，银合金，铜合金，铁合金，硅，锗，氧化硅，氧化铝、氧化铁、PDMA或者PDMS。
10.根据权利要求1所述的一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，其特征在于所述步骤四中的加热处理的方法为在温度为200°C 700°C的高温炉中加热，加热处理时间为 30min 60mino
全文摘要
本发明揭示了一种表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括以下步骤首先，配制浓度为0.001-1mol/L之间的表面活性剂溶液，将金纳米材料放入表面活性剂溶液中，搅拌得到悬浮液；然后，在一底片上用夹子固定一空心的模板，将上述悬浮液导入到模板内；最后，待底片上的悬浮液干燥后，揭开模板后进行加热处理，得到表面增强拉曼散射基底。本发明方法制备的基底表面增强拉曼的效果显著增强，性能优良，并具有优越的重复性和再现性，经过热处理后，还可以循环使用。
文档编号G01N21/65GK102313727SQ20111014399
公开日2012年1月11日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者李述汤, 邵名望, 阙荣辉 申请人:苏州方昇光电装备技术有限公司