[發明專利]基于刷鍍的表面增強拉曼光譜SERS鍍銀活性基底和制備方法

在審

• 申請號: 202011064198.1
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112126954A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 趙健偉;于曉輝;趙博儒;陳峰
• 申請（專利權）人: 嘉興學院;嘉興銳澤表面處理技術有限公司
• 主分類號: C25D5/06
• 分類號: C25D5/06;C25D3/46;C25D17/10;C25D5/34;C25F1/04;G01N21/65
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 張菊萍

本發明公開了一種基于刷鍍的表面增強拉曼光譜SERS鍍銀活性基底和制備方法，涉及拉曼光譜檢測技術領域。本發明通過將刷鍍工藝與表面增強拉曼光譜鍍銀活性基底的制備工藝相結合，根據表面增強拉曼光譜活性基底表面的制備要求，使得銀晶粒的成核機理向瞬時成核機理轉變，即通過在所配置的刷鍍工作液中添加銀晶核生成促進劑，使單位時間成核數量更多，利于晶粒細小；進一步獲取電刷鍍工序各最佳工作參數，通過簡單的制備工藝制得具有納米規格銀粒子且均一性好的表面增強拉曼光譜SERS鍍銀活性基底，可解決拉曼光譜金屬活性基底在SERS檢測中靈敏度和穩定性較差的技術問題，達到提高拉曼光譜金屬活性基底在SERS檢測中靈敏度和穩定性的技術效果。

技術領域

本發明涉及拉曼光譜檢測技術領域，特別涉及一種基于刷鍍的表面增強拉曼光譜SERS鍍銀活性基底和制備方法。

背景技術

拉曼散射的光強一般約為入射光強的10^-10，拉曼散射效應極弱，其應用也因此而受限。1974年，Fleischmann等人將吡啶吸附于經過表面粗糙化處理的銀電極表面后，觀察到拉曼信號提高近6個數量級，并將這種現象稱之為表面增強拉曼散射效應(Surface-enhanced Raman Scattering, SERS) 。近年來，隨著納米技術和表面科學的研究不斷深入，基于SERS效應基底制備的相關研究也不斷發展與深入，這是因為拉曼光譜表征對測試樣品損害程度小，制樣簡單，檢測效率高，性能穩定，對于法庭科學、食品檢測、爆炸物檢測、藥物分析與細胞檢測、環境化學等傳統與新興領域的應用極為重要。

在SERS效應中，活性基底的制備至關重要，因為拉曼光譜信號強度的提高主要是由位于基底表層的金屬顆粒之間的間隙在激光照射下所產生的局部表面等離子體共振所引起的，這就要求活性基底的表面結構符合以下兩個特征：

(1) 金屬粒子的尺寸應該在亞波長范圍內，即小于100 nm；并且越小的顆粒獲得的表面拉曼增強效應愈發顯著。

(2) 粒間間距應該小于10 nm；當小于10 nm時，等離子體共振效應才會更加顯著，基底的SERS活性會越強。

需要說明的是，獲得性能優異的活性基底也需要以上述特征為目標來設計和優化制備的工藝流程。

現有SERS金屬活性基底的制備方法包括以下三種：

(1) 電化學氧化-還原循環法。運用該方法制備的金、銀、銅基底的平均增強因子都可達10⁴-10⁶，且該制備過程簡單；但明顯的不足之處是基底表面納米粒子的尺寸和形狀分布不均勻，因此不同區域間的SERS效應差別較大。

(2) 化學合成法。由該方法制備的金、銀等溶膠體顆粒粒徑可達60 nm，平均增強因子可達10⁸~10¹⁰以上，但是納米粒子聚集體中粒子之間間距和排列隨機分布，導致光譜信號重現性不好，穩定性差，需要現用現制，并且容易發生團聚現象，導致使用壽命短，使用不便。

(3) 自組裝、模板或光刻法。這類方法所制備的基底具有較高的靈敏度，活性佳，重現性較前兩類方法有明顯的改善，但是制備過程仍然較為復雜，難以滿足商業化生產的要求。

在實現本發明的過程中，發明人發現相關技術至少存在以下問題：

SERS檢測中所需求的是穩定性好、信號偏差小，靈敏度高的活性基底；同時制備工藝盡可能簡單方便。而現有技術提供的拉曼光譜金屬活性基底的制備工藝流程則較為復雜，同時基底表面納米粒子的尺寸相對較大，均一性較差，或者穩定性較差，進而導致拉曼光譜金屬活性基底在SERS檢測中表現出的靈敏度和穩定性的不足。

發明內容