[發明專利]一種表面增強拉曼光譜基底、制造工藝及應用

在審

• 申請號: 201810560226.5
• 申請日: 2018-06-03
• 公開（公告）號: CN108593627A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 趙呈春;郭秋泉;祝淵;桂許春;楊軍
• 申請（專利權）人: 深圳拓撲精膜科技有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種表面增強拉曼光譜基底、制造工藝及應用；表面增強拉曼光譜基底，包括目標基底層、陽極多孔氧化鋁模板層和活性金屬顆粒；該目標基底層上具有一個第一表面；陽極多孔氧化鋁模板層，該陽極多孔氧化鋁模板層形成于所述目標基底層的第一表面上；該活性金屬顆粒非連續的分散于所述陽極多孔氧化鋁模板層/和目標基底層的第一表面處。本技術的表面增強拉曼光譜基底包括有陽極多孔氧化鋁模板層和非連續分布的活性金屬顆粒，該陽極多孔氧化鋁模板層由于存在無數的通孔，其改變了活性金屬顆粒的分布位置，以此改變了活性金屬顆粒周圍的電場分布，使得接近活性金屬顆粒表面的電場強度明顯增強，最終實現拉曼光譜基底的拉曼強度。

技術領域

本發明涉及拉曼光譜基底技術領域，尤其是一種表面增強拉曼光譜基底、制造工藝及應用。

背景技術

表面增強拉曼光譜(Surface-Enhanced Ramans Cattering，SERS)技術因其可以提供分子指紋信息，檢測速度快，靈密度和準確度高，在食品安全、醫療檢測、環境污染物檢測等領域有著巨大的潛在應用價值。產品化SERS基底的性能要求是除了要具有高的表面增強因子之外，還應均勻性和重復性好、方便使用、成本低廉。近年來涌現了大量的采用不同方法制備的SERS基底，其中，使用金屬直接蒸鍍制備SERS基底，因其步驟簡單、材料利用率高而得到廣泛的研究也應用。超薄陽極氧化鋁模板是一種孔徑可達到100nm以下，厚度1000nm以下的多孔模板，它一般采用兩步氧化法制備，孔排列具有短程高度有序，孔徑均勻，成本低，面積大，易于產業化等優點，以超薄陽極氧化鋁模板為掩模板，通過金屬蒸鍍，可以簡單方便地在基底上獲得排列規整、大小均勻、大面積(平方厘米級以上)的金屬納米顆粒陣列，作為SERS基底具有均勻性好、重復性高、成本低廉等優點。

然后，迄今為止所報道的都是采用一層超薄陽極氧化鋁模板在基底上制備金屬納米顆粒陣列，而且在金屬沉積之后都是將作為掩模板的陽極氧化鋁去除。這就產生了三個問題，造成采用超薄陽極氧化鋁模板制備的SERS基底增強因子不高，靈敏度低。第一，氧化鋁模板孔形狀為圓形，所制備的金屬納米顆粒形狀也是圓形，這不利于高的局域電場增強的產生，因為高的局部電場增強通常發生在米粒狀、棒狀金屬納米顆粒的尖端。第二，由于掩模板在金屬沉積過程中的遮蔽效應，所制備出的納米顆粒之間的間隙都是大于多孔掩模板孔壁的厚度，從而很難在金屬納米顆粒之間產生極窄的間隙，而極窄間隙恰是高的局部電場增強通常發生的位置。第三，掩模板在沉積金屬后一般都是直接將其去除，因為一般大家都認為掩模板對SERS基底性能沒有作用。

因此，上述提到的技術問題需要解決。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提出一種表面增強拉曼光譜基底、制造工藝及應用，目的在于解決傳統單層超薄陽極氧化鋁模板在基底上制備金屬納米顆粒陣列作為SERS基底增強因子比較低的問題。

為了解決上述的技術問題，本發明提出的基本技術方案的一個方面為：

一種表面增強拉曼光譜基底，包括：

目標基底層，該目標基底層上具有一個第一表面；

依序疊加的至少兩層陽極多孔氧化鋁模板層，該至少兩層陽極多孔氧化鋁模板層包括位于最底層的第一模板層和位于最上層的第二模板層，其中所述第一模板層形成于所述目標基底層的第一表面上；以及

活性金屬顆粒，該活性金屬顆粒包括活性金屬顆粒連續層結構和活性金屬顆粒分散層結構，所述活性金屬顆粒連續層分布在所述第二膜板層表面，活性金屬顆粒分散層結構分布在目標基底層的第一表面/和陽極多孔氧化鋁膜板層的通孔處。

進一步的，所述活性金屬顆粒的厚度介于～nm之間。

進一步的，該活性金屬顆粒的活性金屬材料為金、銀、鋁、鉑和銅中的至少一種。