[發明專利]一種SERS芯片及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910164245.0
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109975269A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 李鵬輝;陳婉玲;但琨;喻學鋒;胡祥娜;禹紹周;王瑞
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院;深圳市農產品質量安全檢驗檢測中心
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 唐致明

本發明公開了一種SERS芯片及其制備方法和應用，所述SERS芯片包括基片、覆在所述基片上的黑磷層和分布在所述黑磷層表面的貴金屬納米粒子。本發明制備得到的SERS芯片上貴金屬納米粒子緊密排列，形成SERS檢測“熱點”區域，在高性能SERS檢測中表現出突出的應用潛能，適合作為基底應用于表面增強拉曼散射檢測，在食品分析、環境分析、藥物分析等領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種芯片，尤其是涉及一種SERS芯片及其制備方法和應用。

背景技術

表面增強拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)效應可以將分子拉曼信號增強百萬倍甚至更高倍，是一種無損、免標記、高靈敏的檢測分析手段，被廣泛應用于化學、生物檢測樣品的檢測。高性能的SERS芯片是SERS檢測靈敏度的關鍵所在，而高性能SERS芯片往往依賴于其表面的SERS“熱點”：它主要是由表面等離子體共振在作為基底的相鄰貴金屬納米粒子在間隙等接觸位置產生的具有極強局域電場的“點”。當檢測分子吸附在“熱點”位置時，其拉曼信號會得到極大增強，獲得更優異的SERS性能。

黑磷(BP，Black Phosphorus)是當前受到廣泛關注的一種新型二維半導體材料，BP具有直接、可調的帶隙，有望成為可取代石墨烯的下一代二維納米材料。目前還沒有黑磷材料在SERS芯片方面的應用的研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種SERS芯片及其制備方法和應用，該SERS芯片具有均勻分布的SERS“熱點”，能夠用作多種待測物的SERS檢測。

本發明所采取的技術方案是：

本發明提供一種SERS芯片，包括基片、覆在所述基片上的黑磷層和分布在所述黑磷層表面的貴金屬納米粒子。本發明提供的SERS芯片在基片上形成有半導體材料黑磷層，及其表面生長的貴金屬顆粒層的雙層復合結構。該技術方法利用黑磷自身的還原性，以均勻平鋪在基片上的二維黑磷片為模板，在其表面原位還原生長貴金屬納米粒子，得到的貴金屬納米粒子尺寸可控，且緊密、均勻平鋪于二維黑磷片表面。與黑磷在溶液中還原生成貴金屬粒子，然后滴加在基片上的方法相比，本技術方法不會出現滴液在基片上干燥過程中出現的二維片層材料、貴金屬納米顆粒之間聚集堆積等情況，得到的雙層復合結構在基片上處于均勻平鋪的狀態。

在一些優選的實施例中，所述黑磷層的材料為二維黑磷納米片，所述二維黑磷納米片的大小為0.1～10μm、厚度為2～20nm。

在一些優選的實施例中，所述貴金屬納米粒子為金納米粒子、銀納米粒子、鉑納米粒子中的至少一種；進一步優選所述貴金屬納米粒子的大小為10～100nm。

在一些優選的實施例中，所述基片為硅片、玻璃片、石英片中的任一種。

本發明還提供一種上述SERS芯片的制備方法，包括以下步驟：

(1)取或制備基片，將二維黑磷納米片轉移至所述基片上制備得到黑磷層；

(2)在所述黑磷層上滴加貴金屬鹽溶液，反應生成貴金屬納米顆粒。

在一些優選的實施例中，在步驟(1)之前還包括采用液相剝離、機械剝離、電化學剝離中的任一種方式制備二維黑磷納米片的步驟。液相剝離的方式如將黑磷在適當的溶劑中超聲剝離得到二維黑磷納米片溶液，然后滴至基片上至表面干燥即得到黑磷層；機械剝離的方式如使用膠帶將黑磷剝離形成二維黑磷納米片，然后轉移至基片上；電化學剝離的方式如以黑磷晶體為陰極、鉑電極為陽極、四丁基溴化磷的二甲基甲酰胺溶液為電解液，在電場作用下使黑磷晶體層間膨脹形成二維納米片，然后轉移至基片上。

在一些優選的實施例中，步驟(1)具體為：采用液相剝離或電化學剝離的方式制備得到含有二維黑磷納米片的溶液，滴在基片上至表面干燥制備得到黑磷層。