[發明專利]一種基于膠體鈣鈦礦型量子點-石墨烯/納米金的SERS復合基底制備方法

有效

• 申請號: 202110308522.8
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113049570B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 劉大猛;王江彩;邱翠翠;龐華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;C01B32/194;B82Y40/00;B82Y15/00
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 黃利萍

本發明涉及一種基于膠體鈣鈦礦型量子點?石墨烯/納米金的SERS復合基底制備方法，采用配體輔助再沉淀技術(LARP)制備了膠體鈣鈦礦型量子點和石墨烯復合材料，然后在電化學技術制備的納米金結構的粗糙表面進行旋涂，實現有機污染物拉曼信號的增強。通過控制石墨烯含量、前驅體(MABr/PbBr₂)摩爾比和穩定劑(油胺)/配體(油酸)摩爾比實現對復合基底微觀形貌結構的調控，從而實現對SERS檢測效果的調控。本發明通過簡便、快速、成本低的方法來制備高性能的SERS基底，從而實現超靈敏SERS檢測，該方法有望拓展其它二維材料和異質結構在光電探測中的實際應用。

技術領域

本發明涉及一種基于膠體鈣鈦礦型量子點-石墨烯/納米金的SERS復合基底制備方法。

背景技術

隨著工農業的快速發展，環境水體中的有機物(如染料、酚類、農藥等)污染日益嚴重。大多數有機污染物是工業生產的重要原料，在生產過程中會泄漏/排放到環境中。值得注意的是，在ppm濃度下，具有高穩定性和溶解性的苯酚及其衍生物具有潛在的疾病和癌癥風險。因此，有機污染物的檢測一直是環境保護領域的研究熱點。因此，發展一種靈敏、簡便的痕量酚及其衍生物的分析技術是十分必要的。所以，多種檢測技術逐漸發展了起來，如色譜法、電分析法、光譜法和質譜法。然而，大多數檢測技術的樣品前處理耗時復雜，不能滿足快速檢測的要求。光譜檢測技術因其操作簡單、響應迅速而備受關注，但相對較低的檢測靈敏度限制了其實際應用。

表面增強拉曼光譜(Surface Enhanced Raman Spectroscopy，SERS)作為一種強大的無損分析和檢測技術，由于電磁(EM)和化學機制(CM)的影響，可以大大增加10¹⁴個拉曼信號。高靈敏度、高選擇性的SERS技術已成功應用于微量分析。然而，由于拉曼光譜的強度和峰位依賴于特定振動模式，定量分析SERS并不容易實現。而酚類/衍生物是由多個振動模式疊加而成的，其拉曼光譜檢測更是一個復雜的問題。此外，部分苯酚(如硝基苯酚、2,4-二硝基甲苯、雙酚A等)的拉曼強度在低溶液下較低。為了提高低濃度酚類化合物的靈敏度，人們發展了許多間接檢測方法，如利用其他的探針分子、酚類化合物的氧化還原等等。由于無法獲得目標分子的拉曼信號，很難區分不同種類的酚類化合物，所以間接檢測的一個主要缺點是探針分子受到其他信號的干擾限制了其實際應用。

考慮到實際應用，直接檢測目標酚分子是必要的。現有技術中已經設計了各種高性能材料來實現對苯酚的直接SERS檢測，如銀、金、銅等。然而，由于分子在金屬表面的非均勻吸附，拉曼信號通常受到強烈熒光背景的影響。石墨烯作為一種優良的SERS基底材料，由于其固有的生物相容性、低毒性、化學穩定性和大比表面積等優點而備受關注。金屬和石墨烯的結合為發展具有多種復合結構的高性能SERS基底提供了一種可能的方法。然而由于石墨烯的不可調光學帶隙且只有限的光吸收(僅≈2.3％)，在傳統的石墨烯/金屬襯底上，吸附分子與襯底之間的強電荷轉移效應非常困難。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種基于膠體鈣鈦礦型量子點-石墨烯/納米金的SERS復合基底制備方法。其采用配體輔助再沉淀技術(LARP)制備了膠體鈣鈦礦量子點-石墨烯復合材料(PQD-G)，并在電化學法制備的金納米結構的粗糙表面進行旋涂，從而得到鈣鈦礦型量子點-石墨烯/納米金(PQD-G/Au)復合材料，實現拉曼信號的增強。本發明通過簡便、快速、成本低的方法來制備高性能的SERS基底，從而實現超靈敏SERS檢測，該方法有望拓展其它二維材料和異質結構在光電探測中的實際應用。

具體的，本發明提供的一種基于膠體鈣鈦礦型量子點-石墨烯/納米金的SERS復合基底制備方法，包括如下步驟：

步驟1、制備膠體鈣鈦礦量子點-石墨烯(PQD-G)：