[发明专利]金纳米线修饰的二氧化钛纳米柱阵列SERS基底材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种金纳米线修饰的二氧化钛纳米柱阵列SERS基底材料及其制备方法和应用，所述方法以导电玻璃为载体，首先在其表面生长二氧化钛纳米柱阵列，获得负载二氧化钛纳米柱阵列膜的导电玻璃；然后将负载二氧化钛纳米柱阵列膜的导电玻璃浸泡在含金离子的混合溶液中进行水热反应沉积金纳米线，反应结束后用去离子水清洗并干燥，制得金纳米线修饰的二氧化钛纳米柱阵列SERS基底材料。本发明制备的SERS基底材料不仅具有较好的SERS增强效果，而且具有良好的均一性、稳定性和光催化自清洁性能，可很好地应用于有机和生物分子的分析检测中。

技术领域

本发明涉及有机和生物分子的分析检测技术领域，尤其涉及一种金纳米线修饰的二氧化钛纳米柱阵列SERS基底材料及其制备方法和应用。

背景技术

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)信号不仅可以给出分子结构信息，实现分子的指纹辨识，而且还具有谱峰清晰、分析速度快、检测灵敏度高，甚至可以进行单分子检测等优点，其在表面科学、化学和生物传感器、生物医学检测以及痕量分析等领域展现了广阔的应用前景。

SERS活性基底的制备是获得SERS信号的前提，无论是理论研究还是应用研究，都必须首先制备具有较好SERS活性的基底材料。SERS的活性基底一般为Au、Ag等金属的纳米结构材料，目前制备增强效果好且具有可重复性的活性基底成为限制SERS发展的主要原因。随着纳米材料制备技术的发展，尺寸和形状可控的SERS活性基底不断被制备出来，这些基底极大地提高了SERS的活性。然而，SERS基底的可重复性仍然是一个迫待解决的问题。虽然纳米印刷方法可制得具有较好可重复性的活性基底，但此法难以实现活性基底的大量制备，从而限制了其实际应用。模板法是解决基底可重复性以及大量制备的有效方法，具有较好的应用前景。用于制备SERS基底的模板主要有阳极氧化铝(anodic alumina oxide,AAO)、有序纳米二氧化钛(TiO₂)阵列、聚羧酸盐薄膜(polycarbonate membrane,PCM)以及聚苯乙烯微球等。相对于其它模板，二氧化钛具有制备简单、价格低廉、较高的光催化活性、较好的生物相容性以及无毒且稳定等性质，这些性质使得二氧化钛有序纳米阵列膜成为制备SERS活性基底的一种理想模板。

因此，有必要提供一种新的技术方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种金纳米线修饰的二氧化钛纳米柱阵列SERS基底材料及该基底材料的制备方法和应用，本方法制得的基底材料不仅具有较高的SERS活性、而且具有良好的均一性、稳定性和光催化自清洁性能。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供一种金纳米线修饰的二氧化钛纳米柱阵列SERS基底材料的制备方法，所述制备方法为：以导电玻璃为载体，在其表面生长二氧化钛纳米柱阵列，获得负载二氧化钛纳米柱阵列膜的导电玻璃；然后将负载二氧化钛纳米柱阵列膜的导电玻璃浸泡在含金离子的混合溶液中进行水热反应沉积金纳米线，反应结束后用去离子水清洗并干燥，制得金纳米线修饰的二氧化钛纳米柱阵列SERS基底材料。

本发明采用有序二氧化钛纳米柱阵列作为模板沉积金纳米线，与二氧化钛纳米管阵列相比，有序二氧化钛纳米柱阵列不仅同样具有大的比表面积，而且其还有利于溶液向材料表面的扩散，从而大大增强了基底材料的可重复性和SERS活性。

进一步地，所述制备方法具体包括：

S1、将FTO导电玻璃置入盐酸和钛源的混合溶液中进行水热反应，得到负载二氧化钛纳米柱阵列膜的导电玻璃；

S2、对负载二氧化钛纳米柱阵列膜的导电玻璃进行煅烧处理，获得负载规整晶体相二氧化钛纳米柱阵列膜的导电玻璃；