[发明专利]非化学计量氧化物SERS衬底及其制备方法

说明书

本发明公开了一种非化学计量氧化物SERS衬底及其制备方法。该衬底包括载体以及生长于载体表面的非化学计量氧化物；该制备方法包括：将过渡金属前驱体与有机溶剂以及高分子化合物均匀混合，并置入载体，再在密封环境中于50~280℃充分反应，从而在载体表面生长形成非化学计量氧化物材料，获得非化学计量氧化物SERS衬底，其中所述有机溶剂采用能够溶解所述过渡金属前驱体和高分子化合物的极性有机溶剂。本发明的SERS衬底易于制备，成本低，适用材料体系范围广，形貌可控，且经简单表面改性可实现材料表面物相结构的调控，在拉曼检测中可极大地增强被检测有机物分子的Raman响应信号，并且具有与现有贵金属SERS衬底相当的检测限。

技术领域

本发明涉及一种SERS（表面增强拉曼散射光谱）衬底及其制备方法，具体涉及一种非化学计量氧化物SERS衬底及其制备方法，属于分子识别技术领域。

背景技术

表面增强拉曼光谱（SERS）是一种极具前途的表面谱学技术，可以非常有效地探测分子间相互作用和界面特性、表征分子结构和分子吸附行为，因而在界面和表面科学、材料乃至生命科学领域中发挥越来越重要的作用。SERS衬底是获得清晰拉曼信号的关键，贵金属（Au、Ag）等是应用最为广泛的SERS衬底材料，拉曼增强因子可达10⁴-10⁹数量级，但却存在着成本过高，生物兼容性差等问题【Science1997, 275, 1102-1106.】。因此，将种类繁多，价廉且具有良好生物活性的半导体材料应用于SERS衬底的研究工作逐渐受到人们的重视，例如TiO₂作为SERS衬底有着较高的生物相容性兼具良好的化学稳定性，可耐受环境pH与温度的变化【J. Am. Chem. Soc.2009, 131, 6040-6041.】。同时半导体化合物表面丰富的基团极大地拓展了SERS表征的应用领域，诸如跟踪半导体粒子表面的界面化学反应，为光催化等体系的反应动力学研究提供依据【Nano Lett.2012, 12, 4242-4246.】。然而现有的具有SERS活性的化合物材料体系十分有限，局限于ZnO, Fe₂O₃、CdTe等少数几种化合物，且普遍存在增强因子偏低（仅10-10³）的缺点【Appl. Phys. Lett.2007, 91, 221106；Mater. Lett.2009, 63, 185-187；J. Phys. Chem. C2010, 114, 17460-17464.】。因此开发新的具有较高SERS活性的半导体材料体系尤为重要。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种非化学计量氧化物SERS衬底，其成本低廉，在拉曼检测中可极大地增强被检测有机物分子的Raman响应信号，并且具有与常用贵金属SERS衬底相当的检测限，适用于多种氧化物纳米晶材料体系，具有普适性，从而克服了现有技术中的不足。

本发明的目的之二在于提供所述非化学计量氧化物SERS衬底的制备方法，该制备方法具有工艺简单，成本低廉，易于规模化实施等优点。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种非化学计量氧化物SERS衬底，包括载体以及生长于载体表面的非化学计量氧化物。

进一步的，所述氧化物优选为过渡金属氧化物。

一种非化学计量氧化物SERS衬底的制备方法，包括：将过渡金属前驱体与有机溶剂以及高分子化合物均匀混合，并置入载体，再在密封环境中于50~280℃充分反应，从而在载体表面生长形成具有纳米结构的非化学计量氧化物材料，获得非化学计量氧化物SERS衬底，其中所述有机溶剂采用能够溶解所述过渡金属前驱体和高分子化合物的极性有机溶剂。