[发明专利]一种基于纳米晶石墨烯的拉曼增强衬底及制备方法

说明书

本发明涉及石墨烯及拉曼增强衬底领域，具体为一种基于纳米晶石墨烯的拉曼增强衬底及制备方法，适于染料分子快速拉曼检测。衬底为纳米晶石墨烯置于基底表面形成的复合衬底，纳米晶石墨烯层数为1～10层，晶畴尺寸为1nm～100nm。将纳米晶石墨烯薄膜与基底复合，得到一种拉曼增强衬底，将所制备的拉曼增强衬底浸泡于需要检测分子的溶液中一段时间，取出并用温和保护性气体吹干，通过激光拉曼仪器，可以测得被检测分子的拉曼增强信号。本发明的拉曼增强衬底制作工艺简单，容易实现，灵敏度高，成本低，制备过程环境友好，可批量化生产，在小分子探测、表面科学研究、生物分子检测，食品安全等领域具有重要应用。

技术领域：

本发明涉及石墨烯及拉曼增强衬底领域，具体为一种基于纳米晶石墨烯的拉曼增强衬底及制备方法，适于染料分子快速拉曼检测。

背景技术：

表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering，SERS)技术是一种表征分子振动能级的分析技术。SERS具有分析速度快(仅需几秒到几分钟)，分析灵敏度高的特点，在物理学、化学、生物学中具有重要的地位，在小分子探测、表面科学研究、生物分子检测，食品安全等领域具有重要应用。SERS的产生在大多数情况下必须使用贵金属(通常是Au,Ag等)纳米材料作为信号增强衬底。贵金属纳米材料不仅价格昂贵之外，而且制作程序比较复杂，不同贵金属拉曼增强衬底的增强效率差别比较大。同时，金属纳米颗粒制备及后续处理过程会污染环境及对人类和其它生物健康造成潜在威胁。因此，寻找性能更佳，环境友好，成本低廉的表面拉曼增强衬底材料至关重要。

2004年，英国曼彻斯特大学科学家首次从高定向热解石墨中通过机械剥离的方法获得了具有单原子层厚度的石墨片，即石墨烯。2011年，北京大学的团队以机械剥离的单晶石墨烯作为表面拉曼增强的衬底材料，成功的探测到荧光分子的拉曼峰，说明石墨烯可以应用在拉曼增强方面。然而，机械剥离法制备的石墨烯面积比较小，层数不易控制，且拉曼增强效率仍待提高。纳米晶石墨烯薄膜层数均一，尺寸及形状可控，更为重要的是纳米晶石墨烯薄膜存在高密度晶界，使其具有极强吸附能力，有望进一步提高石墨烯与探测分子的相互作用，从而提升拉曼增强效率。实验结果也进一步证明，纳米晶石墨烯拉曼增强衬底探测极限更高，而且这种基于纳米晶石墨烯的拉曼增强衬底更易制作，成本远低于贵金属拉曼增强衬底。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于纳米晶石墨烯的拉曼增强衬底及制备方法，解决目前研究中拉曼增强衬底成本高，制作程序比较复杂，增强效率低和差别大的问题。

本发明的技术方案是：

一种基于纳米晶石墨烯的拉曼增强衬底，衬底为纳米晶石墨烯置于基底表面形成的复合衬底，衬底与基底靠范德华力结合，纳米晶石墨烯层数为1～10层，晶畴尺寸为1nm～100nm。

所述的基于纳米晶石墨烯的拉曼增强衬底的制备方法，衬底具体制备步骤如下：

(1)清洗基底，去除基底表面的杂质和有机物；

(2)将纳米晶石墨烯置于基底表面，获得纳米晶石墨烯拉曼增强衬底；

(3)将纳米晶石墨烯拉曼增强衬底浸入需要探测分子的溶液一段时间后取出，在温和保护性气体吹干；

(4)对步骤(3)中的样品做拉曼表征。

所述的基于纳米晶石墨烯的拉曼增强衬底的制备方法，位于纳米晶石墨烯下面的基底为无机衬底，具体为：SiO₂/Si基底、二氧化硅、蓝宝石、玻璃中的任意一种。

所述的基于纳米晶石墨烯的拉曼增强衬底的制备方法，步骤(1)中，清洗方法为等离子清洗或使用食人鱼溶液清洗。