[發明專利]用于拉曼光譜檢測的表面性質可控的SERS基底及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110709218.4
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113433112A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 張謙;孫謙;夏立新;趙士博;張梓豪
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;B82Y15/00
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發明公開了用于拉曼光譜檢測的表面性質可控的SERS基底及其制備方法和應用。以反相微乳液法合成由CTAB分子包覆金或銀納米粒子，得到疏水性SERS基底；通過相轉移反應對獲得的疏水性SERS基底表面性質進行調控，得到親水性SERS基底。以兩種不同性質的納米粒子作為SERS基底，對不同性質的探針分子進行拉曼檢測。本發明的方法對具有疏水性的探針以及陰離子探針的拉曼檢測具有高靈敏檢測能力。通過疏水性基底與疏水性探針的疏水?疏水相互作用以及親水性基底與陰離子探針的靜電選擇吸附作用，無需將探針分子通過巰基化預處理即可實現探針分子在SERS基底上的負載，可以獲得探針分子的拉曼信號增強。

技術領域

本發明屬于化學分析檢測領域，具體的涉及用于拉曼光譜檢測的表面性質可控的金或銀納米粒子SERS基底及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，隨著科技的創新和不斷進步，表面增強拉曼光譜(Surface EnhancedRaman Spectroscopy,SERS)已成為化學領域中的重要檢測工具。SERS的出現彌補了拉曼信號檢測強度低的缺點，使對于單分子的檢測成為可能。有關研究表明拉曼信號的增強程度已經達到了10⁶-10⁸倍，這讓SERS可以應用于單分子檢測和痕量物質的分析檢測，拓寬了拉曼光譜的未來發展道路。SERS的增強機理主要有兩種解釋，分別是物理增強和化學增強。目前研究發現，金、銀、銅納米粒子可以產生表面等離子體共振現象?；椎男螤钜矔ERS信號產生影響，具有尖端結構的金屬納米材料，如納米線，納米星等，都有益于SERS效應，因此這些結構常被用于表面增強拉曼基底。SERS技術的應用領域越來越多，這也對SERS技術提出了更高的要求，對于復雜環境中信號的影響，以及探針分子的負載方式，都限制了SERS的發展和應用，所以制備一種可以具有普適性的SERS基底至關重要。

微乳液是由水相、油相和表面活性劑(或某些助表面活性劑)組成的熱力學穩定的體系，表面活性劑具有親水的頭部基團和親油的尾部基團，這使得其可以在油水界面定向排列，連接油水兩相。微乳液的分類可以根據連續相進行劃分，分為油包水(W/O)型、水包油(O/W)型和雙連續型。其中油包水型微乳液也稱為反相微乳液，反相微乳液中油相為連續相，水相以液滴的形式分散在油相中，在水相中可以發生化學反應，合成納米粒子。這種方法合成的納米粒子可以有效控制合成的粒子的尺寸、形貌和表面性質。

在非極性溶劑中合成的納米粒子一般都具有疏水性，但是在很多應用中都需要用到親水性的納米晶體，因此，人們研究了很多將疏水性納米粒子轉移到水中的方法。常用的一種相轉移的方法為親水殼層法，這種方法通過表面活性劑之間的相互作用，在納米粒子表面形成表面活性劑雙層結構，第二層表面活性劑的親水端朝外，使納米粒子具有親水性。

基于反相微乳液法和相轉移反應，可以進行SERS基底的制備，通過反相微乳液法制備納米粒子，這種納米粒子的表面修飾著一層表面活性劑分子，因此其具有疏水性，然后通過相轉移反應對其進行表面改性，可以得到親水性的基底，這使得可以在相同的無機金屬上獲得兩種表面性質不同的SERS基底，同時，這種方法無需通過巰基對探針分子進行預處理，創新了探針分子在基底上的負載方式。

發明內容

本發明的目的在于制備一種合成工藝簡單，材料制備成本低、具有較好的重現性，增強拉曼信號，同時具有普適性的用于拉曼光譜檢測的表面性質可控的SERS基底。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：用于拉曼光譜檢測的表面性質可控的SERS基底的制備方法，包括如下步驟：

1)以反相微乳液法合成由CTAB分子包覆金或銀納米粒子，得到疏水性SERS基底CTAB-Au NPs或CTAB-Ag NPs；

2)通過相轉移反應對步驟1)獲得的疏水性SERS基底CTAB-Au NPs或CTAB-Ag NPs表面性質進行調控，得到親水性SERS基底(CTAB)₂-Au NPs或(CTAB)₂-Ag NPs。