[發明專利]一種銀納米粒子呈線型分布的SERS活性基底的制備方法

在審

• 申請號: 201410558610.3
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104316508A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 周駿;束磊;陳金平;封昭;劉雁婷
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 周玨

技術領域

本發明涉及一種基底制備方法，尤其是涉及一種銀納米粒子呈線型分布的SERS(Surface-enhanced?Raman?Scattering，SERS)活性基底的制備方法。

背景技術

銀納米粒子因與其尺寸相關的獨特的光學、電學和磁學性質，日益受到了人們的關注。目前，銀納米粒子的制備主要有物理方法和化學方法兩類，物理方法包括物理粉碎法、真空冷凝法和機械球磨法等；化學方法包括化學還原法、電化學還原法、光還原法、氣-液兩相法、微乳液法和溶膠凝膠法等。銀納米粒子作為優良的催化材料和光電子材料，已被廣泛應用于化工、光電子器件等領域，與金、鈀和鉑等貴金屬納米粒子相比，銀納米粒子具有低的成本、寬的局域表面等離子共振波長范圍和強的表面增強拉曼散射(Surface-enhanced?Raman?Scattering，SERS)效應，使得其在光學和生物傳感等領域更具應用潛力。

拉曼光譜分析技術具有快速、無損、靈敏度高等特點，已被廣泛應用于生化材料及藥物的檢測和分析。拉曼光譜分析技術可與貴金屬納米粒子的表面增強拉曼散射特性相結合，通過制備得到具有高增強能力的SERS活性基底，以期實現極高的檢測靈敏度。目前，制備SERS活性基底有以下幾種方法：(1)利用化學合成方法制備的納米粒子溶膠直接作為SERS活性基底；(2)在有序模板上利用物理、化學或電化學等方法沉積金屬納米粒子，得到有序金屬納米粒子陣列的SERS活性基底；(3)利用雙親分子，通過靜電或化學方法將金屬納米粒子自組裝固定在固體基底(硅片或玻璃等)上形成SERS活性基底。比較上述三種方法，第一種方法工藝簡單，且可批量化制備，但制備得到的SERS活性基底的拉曼信號增強能力相對較弱；第二種方法制備得到的SERS活性基底具有較高的拉曼信號增強能力，良好的信號穩定性和可重復性，但制備過程受有序模板的限制，工藝復雜；第三種方法制備得到的SERS活性基底具有良好的信號穩定性和可重復性，但拉曼信號增強能力較弱。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種工藝過程簡單的銀納米粒子呈線型分布的SERS活性基底的制備方法，其制備得到的SERS活性基底具有高的拉曼信號增強能力、良好的信號穩定性和可重復性。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種銀納米粒子呈線型分布的SERS活性基底的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

①將單面拋光的硅片完全浸入清洗劑中，在清洗劑中對硅片進行超聲波清洗20～40分鐘，然后用去離子水沖洗超聲波清洗后的硅片，再對沖洗干凈的硅片進行干燥處理；

②在冰浴條件下，按體積比為1：3的比例，將質量百分比濃度為20％～40％的過氧化氫溶液緩慢加入到質量百分比濃度為80％～98％的濃硫酸溶液中，同時進行攪拌使過氧化氫溶液和濃硫酸溶液混合均勻得到氧化劑溶液；

③將經步驟①處理后的硅片完全浸入由步驟②制備得到的氧化劑溶液中，并使硅片在氧化劑溶液中反應0.5～1小時以去除硅片上的有機物，之后取出已去除有機物的硅片，再用去離子水沖洗已去除有機物的硅片數次，最后對沖洗干凈的硅片進行干燥處理；

④將經步驟③處理后的硅片完全浸入質量百分比濃度為5％～25％的氫氟酸溶液中，并使硅片在氫氟酸溶液中反應0.5～1小時以在硅片的拋光面上形成Si-H鍵；

⑤將裝有質量百分比濃度為0.1％～2％的硝酸銀溶液的反應容器置于電場強度為1kV/m～20kV/m的勻強電場中，然后利用恒流泵使硝酸銀溶液沿勻強電場的電場方向流動，且流量為50ml/min～500ml/min，再將經步驟④處理后的硅片完全浸入流動的硝酸銀溶液中，以使硅片的拋光面上的Si-H鍵還原銀離子生成銀納米粒子，且銀納米粒子沿勻強電場的電場方向生長，反應1～3分鐘后取出已形成有銀納米粒子呈線型分布的硅片，最后對已形成有銀納米粒子呈線型分布的硅片進行干燥處理，即制備得到銀納米粒子呈線型分布的SERS活性基底。在此，將覆蓋有Si-H鍵的硅片浸入到硝酸銀溶液中，Si-H鍵會還原銀離子在硅片的拋光面上生長得到銀納米粒子，而在還原過程中所加勻強電場以及反應溶液的勻速流動，可以影響銀納米粒子的生長方式。

所述的步驟①中的清洗劑為甲苯或乙醇或丙酮；在此，清洗劑也可選用其它有機試劑。

所述的步驟①和所述的步驟③中的去離子水的電阻率為18.2MΩ·cm。

所述的步驟⑤中的勻強電場由兩塊平行的金屬板產生，且要求金屬板的表面的面積大小能夠保證硅片所處區域的電場為勻強電場。