[发明专利]纳米银修饰的二氧化钛纳米片阵列SERS基底材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种纳米银修饰的二氧化钛纳米片阵列SERS基底材料及其制备方法和应用，所述方法以碳纸作为载体，首先在碳纸表面吸附TiO₂纳米颗粒；然后将表面吸附有TiO₂纳米颗粒的碳纸置于氢氧化钠和活性炭的混合液中进行水热反应，获得负载TiO₂纳米片阵列膜的碳纸；最后将负载TiO₂纳米片阵列膜的碳纸浸泡在银溶胶中1～10h，然后取出，用去离子水清洗后干燥，即得纳米银修饰的二氧化钛纳米片阵列SERS基底材料。本发明制备的纳米银修饰的二氧化钛纳米片阵列SERS基底不仅具有较好的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，尤其涉及一种纳米银修饰的二氧化钛纳米片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、纳米银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，TiO₂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TiO₂有序纳米阵列膜成为制备SERS活性基底的一种理想模板。

目前用作模板的有序TiO₂纳米阵列多是以FTO导电玻璃和钛片作为基底材料。相对于导电玻璃和钛片，碳纸具有廉价、性质稳定、导电性好、比表面大、易于裁剪处理等优点，是一种优异的材料制备基底材料。目前在碳纸表面生长 TiO₂有序纳米片阵列的报道比较少。

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，本发明提供一种纳米银修饰的二氧化钛纳米片阵列SERS基底材料及该基底材料的制备方法和应用，本发明的方法制得的 SERS基底不仅具有较好的增强效果，而且具有良好的均一性、稳定性和光催化自清洁性能。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供一种纳米银修饰的二氧化钛纳米片阵列SERS基底材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1、以碳纸为载体，在所述碳纸表面吸附TiO₂纳米颗粒；

S2、将表面吸附TiO₂纳米颗粒的碳纸置于氢氧化钠和活性炭的混合液中进行水热反应，获得负载TiO₂纳米片阵列膜的碳纸；

S3、将负载TiO₂纳米片阵列膜的碳纸浸泡在银溶胶中1～10h，然后取出，用去离子水清洗后干燥，即得纳米银修饰的二氧化钛纳米片阵列SERS基底材料。