[发明专利]表面增强拉曼散射活性的纳米多孔金属基底的去合金化制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面增强拉曼散射活性的纳米多孔金属基底及其简单、易操作的去合金化法制备方法，属于激光拉曼光谱检测技术领域。

背景技术

作为分析分子振动光谱的常用方法，激光拉曼技术已经被广泛应用于矿物、宝石、药品、食品添加剂、化学试剂检测，鉴别物质的分子结构、分析表面结合状态等领域。然而拉曼散射效应信号往往非常弱，当被测分子的浓度较小，或对表面吸附物质进行探测时，常规激光拉曼方法就显得力不从心，需要借助辅助增强的手段。

表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman Scattering spectroscopy, SERS）就是一种拉曼增强效应。当具有共振拉曼效应的分子吸附在具有粗糙表面的银、金或铜的表面时，分子拉曼效应被增强，这种现象称为表面增强拉曼散射效应。自上世纪七十年代被发现以来，表面增强拉曼散射效应作为一种高灵敏的表面分析探测技术在表面科学、生物科学等领域得到了广泛研究，在催化作用、电化学、生物传感以及腐蚀等方面均有着广阔的应用前景。

制备具有高表面增强效应，好的重现性和稳定性的增强基底是应用表面增强拉曼散射效应的前提。常用的制备增强基底的方法，一种是利用化学或电化学方法使金属表面粗糙化，得到具有高比表面的粗糙表面，制备这种基底的化学或电化学过程很难控制；另一种方法是制备具有纳米尺度的金属溶胶，将负载有金属溶胶颗粒的基片作为增强基底，这种制备方法存在的问题是纳米颗粒聚集现象无法控制，且将溶胶滴到玻璃片上的过程没有重复性；另外还有一种方法是通过溅射或者蒸镀的方法制备具有粗糙表面的金属膜，这种方法对设备的要求苛刻。因此需要开展具有拉曼增强效应基底的简单易操作易控制的制备方法的研究。

去合金化法是近年来引起广泛关注的制备具有独特的三维双连续的纳米多孔结构的金属的简单易操作的方法。去合金化法，亦称选择腐蚀法，是指在合金组元间的电极电位相差较大的情况下，合金中的电化学性质较活泼元素在电解质的作用下选择性地溶解进入电解液而留下电化学性质较稳定元素的腐蚀过程。组元既可以是单相固溶体合金中的一种元素，又可以是多相合金中的某一相。剩余的较为惰性的金属原子经团聚生长最终形成双连续的纳米多孔结构。近些年关于去合金化制备纳米多孔金属的新的合金体系逐渐被开发出来，比如Ni-Cu、Mn-Cu、Si-Pt、Al-Au、Pd-Ni-P等，通过对这些体系的去合金化处理，可以制备得纳米多孔钯（Nanoporous Pd, NPPd）、纳米多孔金（Nanoporous Au, NPG）、纳米多孔银（Nanoporous Ag, NPS）等纳米多孔金属。独特的纳米多孔结构赋予金属大的比表面积和纳米尺寸效应，这些特性与银、金、铜本身优异的拉曼增强效应相结合，将赋予材料更优异的纳米增强效应。

已有研究表明拥有纳米尺寸结构的拉曼增强散射基底，增强效应会随着微观结构尺寸的变化而变化。因此本发明在纳米多孔金属的制备中，以Al-Ag合金为原始合金、5 wt.% HCl为电解质溶液,分别在55 ± 2 ^oC、72 ± 2^oC、98 ± 2 ^oC温度下制备具有不同骨架尺寸的纳米多孔银，以纳米多孔银为基底，以10^-5M的结晶紫（Crystal Violet, CV）溶液为探针原子研究NPS基底的拉曼增强效应，同时提出了具体的工艺路线。本发明申请人采用纳米多孔+去合金化+拉曼增强（nanoporous + dealloy + SERS）作为关键词检索了美国专利文摘（USPTO）、欧洲专利文摘（EP—PCT）、《中国专利信息网》以及《中华人民共和国国家知识产权局专利检索》，没有发现同类专利。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用去合金化法制备具有拉曼增强散射活性的纳米多孔金属基底的方法。更具体地说，本发明的目的是提供一种将AB(C)合金置于电解质溶液中进行化学腐蚀即去合金化处理，得到拥有拉曼增强散射活性的纳米多孔金属基底的制备方法。

本发明的具有拉曼增强散射活性的纳米多孔金属基底的去合金化制备方法，通过下列技术手段得以实现：

所述的AB(C)合金，其特征在于合金元素之间或合金组元之间存在电极电位差，且其中有一种元素为具有拉曼增强效应的贵金属元素，比如Au-Ag、Ni-Cu、Mn-Cu、Al-Au、Al-Ag类合金体系。