[发明专利]一种多功能表面增强拉曼散射基底的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分析检测技术，具体涉及一种表面增强拉曼光谱检测方法。 

背景技术

拉曼散射是1928年，由印度科学家C.V.拉曼在试验中实验发现的，因而这一现象称为拉曼散射，简言之为：当光穿过透明介质被分子散射的光会发生频率变化。拉曼光谱和红外光谱一样都是反映分子振动-转动能级的信息，但拉曼散射的信号非常的弱，其强度仅有入射光强的百万分之一，因而在发现之初的一段时期并不广泛的被科学界重视。直到1974年，Fleishmann等人在对光滑银电极表面进行粗糙化处理后，首次获得吸附在银电极表面上单分子层吡啶分子的高质量的拉曼光谱，其强度与溶液相中的吡啶的拉曼散射信号相比，增强约6个数量级（即一百万倍），这种与粗糙表面有关的拉曼增强效应被称为表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering，SERS）效应。从此，SERS逐渐成为一个新的研究热点。

自从SERS效应被发现后，各种有拉曼增强效果的SERS基底不断地被制备出，具有超强拉曼增强效果、简便易得的SERS基底一直是研究的热点，近年来，各种具有不同形貌结构的SERS基底不断的被研究人员制得，尽管检测限达到10^-12-10^-14 M的SERS基底已经被研究人员所报道，但这些SERS基底的制备过程复杂，所需设备昂贵，并且无法重复使用，会造成能源资源的浪费，离实用还有一定的差距，只能在实验室中存在。虽然具有较高增强效应的SERS基底是科学研究所追求的目标，但获得一种更为实用和廉价的SERS基底显得更加重要。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明克服现有技术的不足提供一种取样方便、便于携带、可重复使用，能用于现场检测的具有拉曼增强效应的SERS基底。

2.技术方案

为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

一种多功能表面增强拉曼光谱基底的制备方法，包括以下步骤：

（1）在毛细管内壁构筑TiO₂纳米管阵列：通过将毛细管内壁先铺上一层ZnO种子，在Zn(NO₃)₂和HMT溶液中先生长ZnO纳米棒阵列，将毛细管浸于(NH₄)₂TiF₆和H₃BO₃中反应即可得到TiO₂的纳米管阵列；

（2）再将银颗粒修饰在TiO₂表面：将已经生长有TiO₂纳米管浸于SnCl₂中使表层吸附一层二价锡离子，再通过将其浸于Ag(NH₃)₂⁺中使其还原成银颗粒而得到；

利用TiO₂纳米管的光催化降解功能和银的拉曼增强效应，使该基底可用作多功能的SERS基底。

本发明科学原理分析：

一、将毛细管内壁先用Zn(Ac)₂的乙醇溶液处理，在350℃下处理20min，使毛细管内壁产生一层ZnO种子。将内壁有ZnO种子的毛细管浸于Zn(NO₃)₂和六亚甲基四胺（HMT）溶液在90℃下反应，可以得到氧化锌的纳米棒阵列，经过在(NH₄)₂TiF₆和H₃BO₃中反应即可得到氧化钛的纳米管阵列。由于二氧化钛具有光催化降解的功能，因此，该SERS活性基底就会产生光降解的作用，从而使其具有重复可循环使用的功能。

二、在二氧化钛纳米管表面修饰了银颗粒后，由于银具有SERS增强效应，即可以产生拉曼增强，从而使该基于毛细管的多功能SERS基底兼具拉曼增强和重复使用的功能。

3.有益效果

传统的SERS基底都是构筑于平面上的，在实际操作时需要将待测的目标物溶液用其他工具（如移液枪）滴加在基底上，待干后在拉曼光谱下检测，其操作步骤较多，不方便携带，不适于现场检测。本发明基于毛细管的SERS基底由于毛细作用可以不需要其他工具的辅助操作，同时由于内壁生长有一层TiO₂阵列，使其具有光催化降解的性能，可以实现SERS基底的重复使用，且所需样品量少、便于携带、便于取样，可以实现实时的现场检测。