[發(fā)明專利]一種微量有機(jī)物殘留高靈敏表面增強(qiáng)拉曼檢測基底及制備和使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710041021.1
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106884146B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉德弟;劉東平;劉璐
• 申請（專利權(quán)）人: 大連民族大學(xué)
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/32;G01N21/65
• 代理公司: 大連一通專利代理事務(wù)所(普通合伙) 21233
• 代理人: 郭麗華

一種微量有機(jī)物殘留高靈敏表面增強(qiáng)拉曼檢測基底，其為納米貴金屬薄膜包覆的具有垂直陣列狀的鎢納米絲。該基底的制備方法主要是：將塊狀多晶鎢的拋光面通過大功率等離子體材料輻照實(shí)驗(yàn)裝置輻照處理，使塊狀金屬鎢成為垂直陣列狀的鎢納米絲；再在該鎢納米絲上包覆貴金屬薄膜。本發(fā)明便攜性好，可以作為集成化器件使用，操作靈活簡單，工作效率高；可以實(shí)現(xiàn)該材料的重復(fù)使用，使得器件平均成本大幅降低；使用本基底材料可以實(shí)現(xiàn)多種有機(jī)物的檢測和指認(rèn)，而且拉曼增強(qiáng)效果明顯。制備方法方便簡單，避免了復(fù)雜的納米顆粒合成工藝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)保和光譜學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種應(yīng)用于微量有機(jī)殘留物定性檢測基底及制備和使用方法。

背景技術(shù)

以染料為代表的有機(jī)物的發(fā)展和應(yīng)用為人類帶來豐富多彩的享受，同時對人類生存的環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，嚴(yán)重威脅人類的健康。探索有效檢測和指認(rèn)有機(jī)殘留物的方法成為一項(xiàng)急需解決的任務(wù)，尤其對于微量有機(jī)物的探測和指認(rèn)成為技術(shù)難題。表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)技術(shù)已經(jīng)在先前的有機(jī)物檢測中被證明具有較好的意義。然而，現(xiàn)有的具有明顯SERS增強(qiáng)效果基底材料主要為離散的貴金屬(金、銀等)微納米顆粒。這些顆粒材料基底具有合成工藝復(fù)雜，使用不方便，性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)和不足。尤其，現(xiàn)有增強(qiáng)基底材料很難循環(huán)使用，使得其利用成本過高。因此，拉曼增強(qiáng)基底的不完善限制了SERS技術(shù)在微量有機(jī)污染物檢測中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種制作工藝簡單、結(jié)構(gòu)精細(xì)、使用方便、靈敏度高、性能穩(wěn)定，尤其是可以循環(huán)使用的微量有機(jī)物殘留高靈敏表面增強(qiáng)拉曼檢測基底及制備和使用方法。

1、本發(fā)明表面增強(qiáng)拉曼檢測基底(以下簡稱為基底)為納米貴金屬(金、銀)薄膜包覆的具有垂直陣列狀的鎢納米絲。

2、基底的制備方法：

1)原料是純度為99.99wt％，具有體心立方(bcc)晶體結(jié)構(gòu)的多晶鎢，采用機(jī)械拋光致使其一表面光滑平整；

2)將步驟1塊狀多晶鎢的拋光面通過大功率等離子體材料輻照實(shí)驗(yàn)裝置輻照處理，所用等離子體為氦離子等離子體，離子能量約為200eV,離子流強(qiáng)約為1.0x10²²ions/m²·s¹,輻照溫度約為1300℃，輻照時間約為80分鐘。之后形成具有納米陣列形貌的材料，即納米絲近似垂直于平面基底生長，直徑尺寸均勻，約為50nm，納米絲平均間距約為100nm，使塊狀金屬鎢成為垂直陣列狀的鎢納米絲；

3)在步驟2的垂直陣列狀的鎢納米絲上包覆貴金屬薄膜；

a通過Hitachi,e-1010型離子蒸鍍儀，在8-10Pa的真空條件下，蒸鍍處理60-90秒，得到包覆在垂直陣列狀的鎢納米絲表面的金薄膜，薄膜厚度約為10nm；

b通過Lab18磁控濺射系統(tǒng)，在高于1.5x10^-7毫托的真空度下，利用氬氣保護(hù)條件下，濺射功率約為250W，得到包覆在垂直陣列狀的鎢納米絲表面的銀薄膜，薄膜厚度約為10nm；

3、基底的使用方法：

1)選擇上述貴金屬納米薄膜包覆的垂直陣列狀的鎢納米絲基底，將其在純度為99％的無水乙醇中浸泡1小時之后，自然晾干備用。

2)將步驟1的基底浸泡于待測有機(jī)溶液中1-5分鐘，取出自然晾干等待檢測；

3)選用532nm激光作為激發(fā)光源，利用Renishaw inVia型顯微拉曼光譜儀對吸附在基底表面的染料分子進(jìn)行拉曼散射檢測，對照拉曼圖庫確定吸附有機(jī)物的種類；

4、基底的再生方法：在大氣壓下室溫條件(20-40℃)下，利用He氣放電產(chǎn)生的He離子等離子體，對吸附有機(jī)殘留物的基底進(jìn)行清洗處理，采用放電電壓為20-30KV，氣體流速為1L/分鐘的等離子體對使用過的增強(qiáng)基底進(jìn)行再生處理5分鐘，然后重復(fù)使用。