[發明專利]一種銅基三維納米結構材料的制備方法及其用途

在審

• 申請號: 201710981653.6
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107831156A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 潘登;張玲;宋瑞瑞
• 申請（專利權）人: 嘉興長維新材料科技有限公司;浙江清華長三角研究院
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 嘉興啟帆專利代理事務所(普通合伙)33253
• 代理人: 李伊飏

技術領域

本發明涉及拉曼散射基底材料技術領域，具體涉及一種銅基三維納米結構材料的制備方法及其用途。

背景技術

納米粒子所組成的納米材料具備納米結構的各種特性：體積效應、表面效應、量子尺寸效應、介電限域等等，與塊體材料相比，具有獨特的光、電、磁等物理和化學性質，在基于材料自身的催化、傳感領域或基于負載的醫學、光電等領域都表現出極大的應用價值。表面增強拉曼散射（SERS）效應是在納米尺度上的粗糙表面或顆粒體系所具有的異常光學增強現象，納米結構金屬材料除了具有納米材料的一般性質外，還具有自身的一些特殊的物理化學性質等。納米結構金屬材料在紫外可見光波長區間有吸收帶或吸收區，由于等離子共振激發或帶間躍遷，這種特性與納米結構的大小、形狀及聚集狀態等有關。表面增強拉曼散射自發現以來，SERS活性基底的制備一直是其研究的熱點，金、銀、銅等貴金屬有強的表面等離子增強效應，但是金的成本昂貴，銀易被氧化，且其對應的納米材料制備過程復雜。所以，低成本、高效實用的表面增強拉曼散射基底材料值得研究。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明通過采用條帶狀的銅合金作為前驅體，利用去合金法對前驅體進行腐蝕，制備出銅基三維納米結構材料作為表面增強拉曼散射基底材料，從而提供一種檢測靈敏度高、制備成本低廉、高效實用的表面增強拉曼散射基底，可用于分子的痕量甚至單分子檢測。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種銅基三維納米結構材料的制備方法，所述銅基三維納米結構材料以條帶狀的A_xCu_yC_z合金作為前驅體，其中A為元素鋁、鎂、錳中的任意一種或多種，C為釔、釓、鎳中的任意一種或多種，將前驅體利用去合金法進行腐蝕去除其中的A和C，形成銅基三維納米結構材料，將銅基三維納米結構材料利用超純水清洗，清洗完成后進行真空干燥保存。

A_xCu_yC_z合金中x=60~80，y=10~30，z=0~20。

合金化法采用的酸性腐蝕液的pH為0.1~2。

酸性溶液由醋酸、硫酸、鹽酸、氫氟酸中的一種或多種配制而成。

腐蝕時間為0.5h~36h。

酸性腐蝕液用超純水或無水乙醇作為溶劑。

所述銅基三維納米結構材料作為表面增強拉曼散射的基底材料，利用拉曼光譜技術，實現對生化物質分子的痕量檢測或單分子檢測。

生化物質分子包括對氨基苯硫酚、結晶紫、羅丹明6G。

將包含對氨基苯硫酚、結晶紫或羅丹明6G分子的溶液滴涂于干燥后的銅基三維納米結構材料上，進行表面增強拉曼測試，實現對對氨基苯硫酚、結晶紫或羅丹明6G分子的痕量檢測或單分子檢測。

本發明的工作原理是：利用去合金法得到的銅基三維納米結構材料，該結構中存在大量強局域電磁場熱點，基于表面等離子體共振增強原理，采用與表面等離子體共振波長重疊的激發波長（可見光或近紅外光），可得到吸附至表面的探針分子的表面增強拉曼光譜，分子的拉曼信號極大增強。因此，將該銅基三米納米結構材料作為SERS基底使用，具有很高的增強活性，可用于檢測多種生化物質分子。

本發明的有益效果是：與現有技術相比，本發明的優勢在于銅基三維納米結構材料制備方便，成本低廉，將其用作SERS基底時性能穩定，測試效率高，對氨基苯硫酚、結晶紫、羅丹明6G等分子的檢測靈敏度高于一般SERS基底材料。

附圖說明

圖1是本發明銅基三維納米結構材料的制備流程圖；

圖2是實施例1中合金條帶Mg₇₂Cu₂₈作為前驅體在不同去合金反應時間下得到的銅基三維納米結構材料的掃描電鏡圖；

圖3是實施例1中不同去合金反應時間得到的銅基三維納米結構材料檢測結晶紫水溶液時的表面增強拉曼光譜；

圖4是實施例1中得到的銅基三維納米結構材料為基底檢測不同濃度的結晶紫溶液的表面增強拉曼光譜；

圖5是實施例2中合金條帶Mg₆₁Cu₂₈Gd₁₁為前驅體時不同腐蝕時間下得到的銅基三維納米結構材料的掃描電鏡圖；

圖6是實施例2中得到的銅基三維納米結構材料為基底檢測不同濃度的結晶紫溶液在633nm激光激發下的表面增強拉曼光譜；