[发明专利]金纳米粒子修饰金刚石薄膜表面增强拉曼光谱基底的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于激光拉曼光谱检测基底技术领域，具体涉及一种稳定性高的金纳米粒子修饰金刚石薄膜的表面增强拉曼光谱活性基底及其制备方法。

背景技术

表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering,SERS）是拉曼散射的一种，利用纳米级尺度的粗糙表面或颗粒体系的异常光学增强效应，即在某些金属表面，表面吸附物种的Raman散射信号能被异常地增强，这种增强效果可高达10⁶倍。自从1974年第一次在吸附有吡啶分子的粗糙银电极表面上观察到表面增强拉曼散射现象以来，SERS研究得到了飞速发展。信号增强的原因不仅仅是粗糙表面的表面积增加而使分子的的拉曼信号增强，而且还在于粗糙表面存在的某种新的物理、化学作用。表面增强拉曼光谱（SERS）技术在物理学、化学、材料学、生物医学等领域都有着广泛的应用，利用它可以从分子水平上鉴别吸附在纳米结构表面的物种，尤其是在化学或生物分子等有害物质痕量分析、物质定量检测、组成成分分析和单分子体系光谱等方面的应用具有重要意义。

表面增强拉曼散射光谱的效应与基底的关系十分密切，基底的好坏直接影响着表面增强拉曼散射光谱的效果，因此，制备高活性的表面增强基底是获得表面增强拉曼信号的主要前提。研究表明实际上只有金、银、铜和几种碱金属如锂、钠、钾等少数几种金属表面能产生明显的SERS效应，并且这些金属表面必须经过粗糙化，这不仅影响了SERS技术的应用前景，而且某些金属衬底如银衬底由于稳定性差，容易在空气中发生氧化而使衬底增强因子降低，同时它与生物分子的相容性差，分解到溶液中的银离子容易使生物分子发生破坏。因此开发出一种具有成本低廉、工艺简单、操作简便、增强效果好、稳定性和重复性好等特点的理想SERS活性基底至关重要，并可以进一步扩大SERS的应用范围。

金纳米粒子具有良好的生物兼容性和光学性能，其内部电子振荡所致的表面等离子体共振效应可使其周围电磁场得到极大的增强，并由此产生一系列新的物理化学现象。将金纳米粒子进行有序结构组装，由于粒子间、粒子与组装基底间的相互作用及其协同效应，可进一步赋予结构化金纳米粒子许多新的性质。金刚石薄膜是一种性能优异的碳基材料，具有良好的生物兼容性、物理和化学稳定性，因此通过自组装的方法在氨基终端的金刚石薄膜表面上修饰金纳米粒子是获取SRES活性基底的良好途径，该复合结构具有良好的SERS增强效应。但是现有技术中尚无对金刚石薄膜表面自组装金纳米粒子并用于表面增强拉曼光谱活性基底的报道。

发明内容

本发明目的是提供一种金纳米粒子修饰金刚石薄膜的表面增强拉曼光谱活性基底的制备方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种金纳米粒子修饰金刚石薄膜表面增强拉曼光谱基底的制备方法，通过紫外光化学反应法将金刚石薄膜表面活化处理，在其表面引入氨基；然后进一步在氨基修饰的金刚石薄膜表面自组装金纳米粒子，形成具有高稳定性金纳米粒子修饰金刚石薄膜的表面增强拉曼光谱基底材料，具体包括以下步骤：

步骤1、对纳米金刚石薄膜表面进行清洗处理；

步骤2、对表面清洗干净的纳米金刚石薄膜进行活化处理，形成表面为氨基终端的纳米金刚石薄膜；

步骤3、通过柠檬酸钠还原氯金酸的方法制备金纳米粒子；

步骤4、将金纳米粒子组装到氨基终端的金刚石薄膜表面，形成金纳米粒子修饰金刚石薄膜的表面增强拉曼光谱基底材料。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）本发明将金纳米粒子进行有序结构组装，且金纳米粒子的粒径和密度可调控，与金刚石薄膜结合强度高；2）本发明所述的金纳米粒子修饰金刚石薄膜的表面增强拉曼光谱活性基底，其中金刚石薄膜具有极端的热稳定性和化学稳定性，以及良好的生物相容性。所制备的SERS活性基底增效好、均一性和稳定性高，重复性好；3）本发明所制备的SERS活性基底可广泛应用到化学污染物微量检测以及生物分子的高灵敏拉曼检测。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1为本发明实例1纳米金刚石薄膜表面氨基化12h后的XPS图谱。

图2为本发明实例1制备的金纳米粒子的透射电子显微镜图。

图3为本发明实例1金纳米粒子在纳米金刚石薄膜表面组装24h后的扫描电镜图。

图4为金纳米粒子修饰金刚石薄膜的表面增强拉曼光谱活性基底对罗丹明6G的SERS谱图。

具体实施方式