[發(fā)明專利]一種LSPR可調(diào)的Ag/Cu2S共濺射SERS活性基底及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810262901.6
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108459006A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊景海;張馨元;陳雷;劉洋;張永軍;王雅新
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林師范大學(xué)
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 李泉宏

本發(fā)明公開了一種LSPR可調(diào)的Ag/Cu₂S共濺射SERS活性基底及其制備方法，屬于復(fù)合納米功能材料技術(shù)領(lǐng)域。針對現(xiàn)有技術(shù)缺少一種能夠很好的實(shí)現(xiàn)LSPR精確調(diào)節(jié)的SERS基底，本發(fā)明公開了一種LSPR可調(diào)的Ag/Cu₂S共濺射SERS活性基底，該基底為一種貴金屬Ag與半導(dǎo)體Cu₂S復(fù)合的材料。利用磁控濺射，在聚苯乙烯膠體微球上共濺射生長Ag和Cu₂S薄膜，以形成均一穩(wěn)定的二維周期性結(jié)構(gòu)陣列。該方法操作過程簡單、制備成本低廉、應(yīng)用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了LSPR精確調(diào)控，可以在確定拉曼檢測激發(fā)光波長的情況下，通過對基底LSPR的精確調(diào)控，以此得到更強(qiáng)的拉曼信號，具有較大的實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合納米功能材料技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

20世紀(jì)70年代，F(xiàn)leischmann等人發(fā)現(xiàn)了在粗糙的Ag表面可以得到吡啶分子被增強(qiáng)的拉曼信號，并命名為表面增強(qiáng)拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)。SERS不僅能通過分析拉曼光譜的固有特征得到分子精確的結(jié)構(gòu)信息，更能實(shí)現(xiàn)對分子的痕量檢測，甚至達(dá)到單分子水平。隨著研究的不斷深入，20世紀(jì)80年代，Yamamoto等人在前期基礎(chǔ)上證實(shí)了半導(dǎo)體如氧化鎳和二氧化鈦也可以增強(qiáng)吡啶分子的拉曼散射信號。這些現(xiàn)象逐漸被研究者們所關(guān)注。為了得到更好的拉曼增強(qiáng)效果，研究者們始終在研究影響拉曼增強(qiáng)的機(jī)理。近期研究發(fā)現(xiàn)基底的局域表面等離子體共振(localized surfaceplasmon resonance，LSPR)對SERS的增強(qiáng)效果有很大的影響。因此一種能夠?qū)崿F(xiàn)LSPR可調(diào)的基底對于研究拉曼增強(qiáng)的機(jī)理具有重要意義。

目前在各種檢測中，SERS已經(jīng)發(fā)展為一種應(yīng)用范圍廣，快速高效無痕檢測的重要手段。為了得到各種不同要求基底，除了改變一些基底的結(jié)構(gòu)及基本性能，近些年研究者們也制備了各種復(fù)合材料的SERS活性基底。與單一的基底相比，復(fù)合材料能達(dá)到性質(zhì)優(yōu)化，性質(zhì)可控等要求，可以滿足不同需求。如雙金屬Al和Ag的復(fù)合，其基底具有較強(qiáng)拉曼信號增強(qiáng)的同時(shí)，還能有效防止銀的氧化，提高樣品的穩(wěn)定性；在Au@SiO₂結(jié)構(gòu)中，SiO₂的引入，保證了納米粒子間的固定間距，還在一定程度上調(diào)控了“熱點(diǎn)”的分布。到目前為止，復(fù)合材料的應(yīng)用范圍已經(jīng)涉及到材料學(xué)、生物學(xué)和半導(dǎo)體光電器件等方面。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)缺少一種能夠很好的實(shí)現(xiàn)LSPR精確調(diào)節(jié)的SERS基底，本發(fā)明公開了一種LSPR可調(diào)的Ag/Cu₂S共濺射SERS活性基底，該基底為一種貴金屬Ag與半導(dǎo)體Cu₂S復(fù)合的材料。這種復(fù)合材料可以通過對Cu₂S含量的調(diào)控實(shí)現(xiàn)LSPR的精確調(diào)節(jié)，貴金屬的加入又能同時(shí)保證拉曼檢測的靈敏度制備，所述SERS基底的形貌為緊密排列、均勻規(guī)則的球形顆粒陣列，粒徑大小為200nm；Ag與Cu₂S的復(fù)合摩爾比為1:1-10。

該SERS基底的主要步驟為：

1)硅片置于濃度為1-3％的十二烷基硫酸鈉溶液中浸泡24小時(shí)以上，使表面改性，以做下一步應(yīng)用；

2)另取硅片切至尺寸為1×1cm²，放入燒杯中進(jìn)行清洗，即取氨水：過氧化氫：去離子水體積比為1:2:6，倒入燒杯，放在烤膠臺上加熱200-300℃，時(shí)間控制在8-10min，冷卻后倒出液體，再逐次加入去離子水和無水乙醇超聲10-20min，超聲過程重復(fù)3-5次，放入無水乙醇中留用；

3)取200nm聚苯乙烯小球與無水乙醇混合，比例調(diào)控在1:0.8-1.2之間，超聲使分散均勻；

4)取一大型器皿并裝滿水，待液面平穩(wěn)后開始下一步驟；