[發明專利]一種光驅動熱電納米發電機及其制備與其在SERS原位檢測催化中的應用

有效

• 申請號: 202011124210.3
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112260586B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 李崇輝;許士才;王吉華
• 申請（專利權）人: 德州學院
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;H01L35/30;H02N10/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及一種光驅動熱電納米發電機及其制備與其在SERS原位檢測催化中的應用，屬于三維拉曼增強(SERS)基底領域，制備的等離激元結構耦合熱電材料結合了石墨烯、銀納米線及聚偏氟乙烯，解決了其他納米發電機作為SERS基底的不足，有效的綜合了熱電效應和等離激元效應，因此可獲得更高強度，更加穩定的SERS信號，同時證明了在熱電效應下等離激元層熱電荷密度提高；而且該熱電納米發電機作為SERS基底容易操作，穩定地實現對催化過程的監測；關鍵點在于這是第一次實現基于光驅動熱電納米發電機作為SERS基底原位監測催化反應。

技術領域

本發明涉及一種光驅動熱電納米發電機及制備方法，更具體的說，涉及一種基于等離激元結構耦合熱電材料復合型熱電納米發電機作為表面增強拉曼基底及制備方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

納米發電機作為綠色能源收獲和轉換技術已經引起了科研人員的廣泛關注。對于經典的壓電和摩擦電納米發電機都需要施加外部應力，該應力會引起對齊的偶極矩并產生電勢，即內部電場。研究表明，電場可以促進光生電子和空穴對的有效分離，提高熱電荷濃度，具有促進光催化反應和提高表面增強拉曼散射(SERS)強度的能力。SERS已經實現了對生化分子指紋信息的超靈敏和非特異性檢測，在生物傳感，食品安全，環境監測和疾病診斷等領域具有廣泛的應用。

但發明人發現：目前使用機械變形產生壓電和摩擦電勢將導致樣品的大振動，并經常在原位SERS檢測過程中影響激光聚焦。因此，輸出不穩定的機械能通常會引起不均勻的電信號。所有這些與機械變形有關的方法都難以滿足均一和穩定SERS信號的實際需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種無振動的光驅動熱電納米發電機制備方法。本發明操作簡單、成本低，可實現批量化制備，通過改善表面等離子激元結構表面電荷密度，獲得的納米發電機作為SERS基底提高了催化效率，實現了氧還原催化過程的原位檢測。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面，提供了一種光驅動熱電納米發電機的制備方法，包括：

在極化后的聚偏氟乙烯薄膜基底上旋涂銀納米線溶液，形成銀納米線層；

在銀納米線層表面上采用無支撐層轉移法轉移石墨烯層，得到等離激元結構耦合熱電材料復合型SERS基底。

本發明的等離激元結構耦合熱電材料結合了石墨烯、銀納米線及聚偏氟乙烯，可充分發揮三者的優勢：由于其高介電常數和低介電損耗，在光照下，聚偏氟乙烯薄膜可以將吸收光熱引起的瞬態極化轉換為熱電勢能。石墨烯和銀納米線的等離激元結構具有陷光效應，能夠有效地促進吸收光熱量，傳遞給聚偏氟乙烯薄膜，引起熱電效應。等離激元結構可以作為電極，在靜電感應和熱電效應下，能夠收集熱電荷。等離激元結構在激光激發下通過局域表面等離激元效應能夠進一步促進電子和空穴對分離得到熱電荷。因此，本發明相比較其他結構，具有諸多的獨特的優勢。

本發明的第二個方面，提供了任一上述的方法制備的光驅動熱電納米發電機。

本發明提供的等離激元結構耦合熱電材料作為SERS基底，解決了其他納米發電機作為SERS基底的不足，有效的綜合了熱電效應和等離激元效應，因此可獲得更高強度，更加穩定的SERS信號，同時證明了在熱電效應下等離激元層熱電荷密度提高；而且該熱電納米發電機作為SERS基底容易操作，穩定地實現對催化過程的監測；關鍵點在于這是第一次實現基于光驅動熱電納米發電機作為SERS基底原位監測催化反應。

本發明的第三個方面，提供了上述的光驅動熱電納米發電機在SERS原位檢測催化中的應用。