[發(fā)明專(zhuān)利]一種高穩(wěn)定性可循環(huán)使用表面增強(qiáng)拉曼基底及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410532670.8
• 申請(qǐng)日: 2014-10-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104404512A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張政軍;馬菱薇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C23C28/00
• 分類(lèi)號(hào): C23C28/00;C23C14/14;C23C14/30;C23C16/40;G01N21/65
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于痕量有機(jī)物檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高穩(wěn)定性可循環(huán)使用表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基底及其制備方法。

背景技術(shù)

表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)用于化學(xué)、生物分子的痕量檢測(cè)，具有靈敏度高、檢測(cè)時(shí)間短、費(fèi)用低、無(wú)損分析等優(yōu)點(diǎn)。該方法需要以金、銀等材料制備的高靈敏度的表面增強(qiáng)拉曼基底作為基礎(chǔ)，由于銀納米結(jié)構(gòu)基底在大氣條件下易發(fā)生氧化、硫化，其不良的化學(xué)穩(wěn)定性阻礙了表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的應(yīng)用。同時(shí)傳統(tǒng)的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基底不具備循環(huán)使用的能力，材料利用率低、檢測(cè)成本高，大大限制了表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)展。

利用原子層沉積技術(shù)，在銀納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基底上沉積一層氧化鈦薄膜可有效提高基底的穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)基底的循環(huán)使用。因超薄的氧化鈦層不會(huì)大幅度衰減表面增強(qiáng)拉曼信號(hào)，基底具有良好的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)；同時(shí)將氧化鈦薄膜均勻沉積在銀納米棒表面使其同外界環(huán)境隔離，提高了銀納米棒抗氧化和抗硫化的能力，從而大幅度提升了基底的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的穩(wěn)定性。氧化鈦?zhàn)鳛橐环N化學(xué)穩(wěn)定、高催化效率的光催化劑材料，結(jié)合紫外光可催化分解基底表面吸附的有機(jī)物，經(jīng)紫外光照射后的基底表面無(wú)有機(jī)物殘余，可作為清潔的基底循環(huán)使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高穩(wěn)定性、可循環(huán)使用的銀@氧化鈦納米棒表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基底，及利用原子層沉積法(Atomic?Layer?Deposition，ALD)制備銀@氧化鈦薄膜基底的方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種高穩(wěn)定性、可循環(huán)使用表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基底，在銀納米棒陣列薄膜表面上均勻涂覆一層非晶態(tài)氧化鈦薄膜，得到銀@氧化鈦復(fù)合納米棒陣列薄膜作為表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基底。

所述銀納米棒陣列薄膜為斜棒陣列薄膜或者圓柱直棒陣列薄膜，納米棒長(zhǎng)度為300nm～500nm，所述非晶態(tài)氧化鈦薄膜的厚度為不大于5nm。

一種上述的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基底的制備方法，利用傾斜生長(zhǎng)方法，在基片上沉積金屬銀，得到銀納米棒陣列薄膜，利用原子層沉積技術(shù)在銀納米棒陣列薄膜表面沉積一層非晶態(tài)氧化鈦薄膜，得到銀@氧化鈦復(fù)合納米棒陣列薄膜作為表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)基底。

利用傾斜生長(zhǎng)方法制備銀納米棒陣列薄膜的方法為：在室溫下，將基片固定在電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)的樣品臺(tái)上；采用金屬銀為靶材，將電子束蒸發(fā)鍍膜機(jī)腔室抽至真空度為3×10^－5Pa～8×10^－5Pa；調(diào)整電子束入射角為82度～88度，并使樣品臺(tái)靜止或以5rpm～10rpm的速率旋轉(zhuǎn)，在樣品臺(tái)的基底上生長(zhǎng)銀納米棒陣列薄膜。

利用原子層沉積技術(shù)沉積氧化鈦薄膜的方法為：利用原子層沉積技術(shù)沉積氧化鈦薄膜時(shí)，將預(yù)先制備好的銀納米棒陣列薄膜基底放入原子層沉積反應(yīng)腔體中部，以四二甲氨基鈦和水作為反應(yīng)前驅(qū)體，交替通入反應(yīng)腔體中，腔體溫度為82℃～100℃。

本發(fā)明的有益效果是通過(guò)原子層沉積法在銀納米棒表面上均勻沉積氧化鈦薄膜，由于超薄的氧化鈦層不會(huì)大幅度衰減銀納米棒的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)，基底具有良好的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)；利用所述的銀@氧化鈦納米棒薄膜作為基底，可以有效隔絕外界環(huán)境，防止銀納米棒的氧化、硫化，提高了基底的性能穩(wěn)定性。氧化鈦?zhàn)鳛橐环N化學(xué)穩(wěn)定、高催化效率的光催化劑材料，結(jié)合紫外光可催化分解基底表面吸附的有機(jī)物，經(jīng)紫外光照射后的基底表面無(wú)有機(jī)物殘余，可作為清潔的基底循環(huán)使用。該基底具有良好的表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)，同時(shí)具有優(yōu)異的性能穩(wěn)定性及循環(huán)使用功能，從而降低基底使用及有機(jī)物檢測(cè)的成本，在有機(jī)分子的痕量、快速檢測(cè)方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1中制備的銀@氧化鈦薄膜增強(qiáng)拉曼基底的掃描電鏡照片。

圖2為用純銀基底和實(shí)施例2中制備的銀@氧化鈦基底測(cè)試痕量羅丹明6G，隨放置時(shí)間增長(zhǎng)，羅丹明6G特征峰1510cm^-1拉曼信號(hào)歸一化強(qiáng)度的變化；其中Ag表示銀基底，Ag@TiO₂表示銀@氧化鈦復(fù)合基底。