[发明专利]一种表面增强拉曼基底及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面增强拉曼基底及其制备方法，本发明还涉及该基底在痕量检测中的应用。

背景技术

自从1974年Fleischmann在实验中实现通过银电极检测吸附于电极上的吡啶分子以后，表面增强拉曼成为了研究热点。

拉曼光谱具有分子指纹峰，且有径带宽度窄等优点。表面增强拉曼光谱信号强度可强于普通拉曼10¹⁴倍，因此，表面增强拉曼光谱被用于无标记检测、超灵敏检测等领域。

目前，最常用的表面增强拉曼基底是胶体金颗粒或胶体银颗粒的团簇。但是，上述胶体粒子不易保存，并且由于表面张力的存在，胶体金颗粒或胶体银颗粒不易通过液体干燥于玻片而得到分布均匀的基底。另外，通过电化学方法得到的基底的稳定性好，但是增强效果不佳。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种稳定的表面增强拉曼基底及其制备方法和应用，特别是在痕量检测中的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明涉及一种表面增强拉曼基底的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)使硅片在含有氢氟酸的电解液中电解，制得多孔硅基底；

(2)在超声条件下，将所述多孔硅基底浸入硝酸银水溶液中进行反应，然后取出，干燥后制得表面增强拉曼基底。

在本发明中，“氢氟酸”是指氟化氢的水溶液。

在本发明中，步骤(1)制得的多孔硅基底上含有具有反应活性的Si和SiH键，当所述多孔硅基底浸入硝酸银水溶液中时，发生如式(I)～(III)所示的反应：

(1)氧化反应：

Si_surf+2H₂O→SiO₂+4H⁺+4e^-                        (I)

SiH_surf+2H₂O→SiO₂+5H_eq⁺+5e^-                    (II)

(2)还原反应：

Ag_eq⁺+e^-→Ag_surf                                (III)

其中，标注有角标“surf”的原子或基团表示其位于多孔硅基底的表面上；标注有角标“eq”的离子表示其处于溶液中；例如，反应式中“Si_surf”和“SiH_surf”是指多孔硅基底表面上具有反应活性的Si和SiH键。

反应过程中，由于金属与半导体之间的相互作用，银沉积在多孔硅基底表面，银的沉积会导致多孔硅基底上一些孔的封闭，这时，式(I)～(III)所示反应中，电子的传递是可以通过沉积在多孔硅基底表面的银来实现的。

作为对本发明制备方法的进一步揭示，在步骤(1)中，所述多孔硅基底从电解液中取出后，可以采用乙醇进行清洗，并采用高纯氮气吹干。

步骤(2)中制得的表面增强拉曼基底可采用高纯氮气吹干。

本发明对电解液和电解时间无特殊要求，但是电解液浓度与电解时间相互作用，可以影响多孔硅基底的孔径和厚度。

根据本发明提供的制备方法，其中，步骤(1)中所述电解液为乙醇和氢氟酸的混合溶液。

优选地，所述电解液中乙醇的体积百分含量为10～75％。

优选地，所述电解液中氟化氢的浓度为10～50重量％，进一步优选地，浓度为20～40重量％。

根据本发明提供的制备方法，其中，步骤(1)中所述电解的时间为60～600秒。

根据本发明提供的制备方法，其中，步骤(1)中所述电解是在电流密度为50～150mA/cm²的条件下进行的。

在一个具体实施方案中，步骤(1)中所述电解是在恒定电流下进行的，例如，保持恒定电流为100mA，其电压调节范围为20～100V，电流密度为77mA/cm²。

本发明对硅片无特殊要求，但是，不同规格的硅片在相同的电解液浓度和电解时间下得到的多孔硅基底的孔径和厚度是不一样的。

因此，根据本发明提供的制备方法，其中，步骤(1)中所述硅片为硼掺杂P型硅片。