[发明专利]一种基于毛细管的表面增强拉曼散射基底的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料领域、生物检测领域及拉曼光谱检测技术领域，具体是一种基于毛细管的表面增强拉曼散射基底的制备方法。

背景技术

表面增强拉曼光谱(SERS)技术克服了普通拉曼光谱存在的检测灵敏度低、易受荧光干扰的缺点，能在分子水平上直接给出表面吸附的分子结构、状态等重要信息，正成为一种正在快速发展的表面研究技术。在表面吸附、电化学和催化反应、化学和生物传感器、生物医学检测及痕量检测与分析等领域有着广泛而巨大的应用前景。

SERS 基底的制备在 SERS 发展中有着重要的地位，SERS 效应应用范围的进一步拓宽有赖于 SERS 基底的发展，而且 SERS 基底的制备还可以提供适当的模型以检验 SERS 理论，加深人们对 SERS 本质的理解。SERS 基底制备方法很多，比如电化学刻蚀电极,真空蒸镀岛膜，化学沉积和化学刻蚀法, 纳米平板印刷方法，金属溶胶作活性基底以及针尖增强拉曼活性基底等。然而,各种制备方法获得的金属粗糙表面一般是不均匀的,这使得在表面不同激光点上得到的表面增强信号不一样。为了克服这一缺点并进一步提高SERS活性,人们尝试使用各种方法来制备有序的SERS基底。纳米科技的飞速发展为微纳级有序基底的制备提供了良好的技术支撑，可以在较大面积上得到相对比较均匀的表面,从而使制备均匀、有序的SERS基底成为可能。

从实际应用的角度出发，作为一种SERS基底，它应该便于使用，易于制备，具有很高的增强能力，而且具有可重复性。有序纳米结构材料具有很高的比表面积，可以增加分析物与基底的接触机会；3D有序的纳米结构材料不仅具有高度的分散均匀性和稳定性，而且具有光子晶体特性，通过调节匹配其光学特性可以提供额外的SERS增强效应，因此，基于有序微纳结构的SERS基底已成为SERS基底制备方面的一个热点方向，开发出操作简便、成本低廉的有序纳米结构制备技术，已成为将SERS技术应用到实际中亟需解决的问题。

发明内容

技术问题: 本发明要解决的技术问题是克服现有技术拉曼增强响应不均匀、设备昂贵的缺点，提供一种在毛细管内制备三维有序的SERS基底的方法，具有设计原理巧妙、成本低廉，基底SERS增强效果好且进样方便的优点，可用于现场实时检测。

技术方案: 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于毛细管的表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在毛细管内制备三维多孔有序的SiO₂反蛋白石结构的光子晶体；

步骤二、利用原位还原或者静电吸附的方法在三维多孔有序的SiO₂反蛋白石结构内负载金纳米粒子。

本发明利用毛细管虹吸效应将待测物溶液吸入上述负载金纳米粒子的毛细管内，将上述吸附有待测液的毛细管平行或垂直于激发光方向置于拉曼光谱仪下检测，调节焦距使激光打在具备SERS效应的区域，然后检测待测物的信号。

步骤一所述的在毛细管内制备三维多孔有序的SiO₂反蛋白石结构是通过将PS胶体溶液和SiO₂胶体溶液按体积比为25：1～30：1混合均匀，其中PS胶体溶液中胶体粒子的直径在197nm～326nm之间，SiO₂胶体溶液中胶体粒子的直径为3~10nm，将混合液吸入毛细管进行共组装，待水分蒸发后高温锻烧去除PS模板而得到。

步骤二所述的利用利用原位还原的方法在三维多孔有序的SiO₂反蛋白石结构内负载金纳米粒子是通过将HAuCl₄溶液和还原剂的混合液缓慢通过毛细管，同时将毛细管置于水浴加热，达到在反蛋白石光子晶体内原位还原金纳米粒子的目的。

所述的还原剂是百分比浓度为1%的柠檬酸三钠水溶液，所述HAuCl₄溶液的百分比浓度为0.01%，所述HAuCl₄溶液和柠檬酸三钠水溶液的体积比为：100:0.25～100：2.5。

步骤二所述的静电吸附作用在三维多孔有序的SiO₂反蛋白石结构内负载金纳米粒子是通过在SiO₂反蛋白石结构表面修饰氨基，利用氨基的配位作用使金纳米粒子吸附在SiO₂表面得到的。

有益效果： 与传统的SERS 基底相比较而言，这种以毛细管为承载基底，结合光子晶体的有序结构制备的SERS基底，具有以下优点：