[发明专利]基于激光辐照还原制备SERS基底的方法

说明书

本发明公开了一种基于激光辐照还原制备SERS基底的方法，包括：氧化洁净平整光滑的铜片表面，诱导出表面铜氧化物的铜片支撑材料；将铜片支撑材料置于石英器皿中，加入硫化物，激光辐照，形成表面铜硫氧化物的铜片支撑材料；再将铜片支撑材料洗净，置于石英器皿中，加入银试剂，继续激光辐照，得到表面铜硫氧化物杂交银纳米颗粒的SERS基底。本发明优点在于所制备的半导体SERS基底具有良好的SERS增强性能，且制作方法简单、重复性好、表面均一；因引入了半导体材料，在控制半导体的尺寸、形貌、禁带宽度及掺杂等方面也比常规贵金属纳米颗粒的SERS基底具有一定的优势，并且利用本发明制备的SERS基底，在探索化学增强效应的规律上，也提供了新的SERS基底材料。

技术领域

本发明涉及分析技术领域，具体涉及基于激光辐照还原制备SERS基底的方法。

背景技术

等离子体纳米结构的SERS（surface enhancement of Raman scattering，表面增强拉曼散射）基底，需要具备化学稳定性、易于制备、可重复、空间上均一等特点，更重要的是要有高的增强因子。

金属纳米粒子在SERS效应发现不久之后即被使用并成为广泛研宄的一类SERS基底。SERS基底可被分为金属纳米颗粒溶液、支持物上固定金属纳米颗粒的基底、直接在固体基底上合成纳米结构三种。无论是通过自组装的支持物固定基底，或是固体表面直接合成的纳米支撑体结构，有着其使用方便、增强效果好、易于保存等独特的优势。

然而，单一的金属纳米材料限制了SERS在非金属领域的应用。随后半导体材料SERS基底在SERS领域和材料领域都显示出了广阔的应用前景，相比于金属材料基底具有可控的、更丰富的本征特性，成为SERS领域的热门材料。半导体不仅具有很好的表面稳定性、更易表面修饰和改性，而且可以通过控制半导体的尺寸、形貌、禁带宽度及掺杂，调控其量子限域效应、表面缺陷态等特性，探索对化学增强效应的作用规律。

氧族化物/贵金属复合基底作为半导体材料SERS基底的重要一种，无论是涉及到金属Ti、Zn、Cu等氧化物还是非金属SiO₂，其制备方法均要通过化学反应和纳米自组装技术，这种SERS基底的制备方法，属于化学氧化还原法。问题在于常规的制备方法存在：1）反应过程中需要特殊的化学反应条件和合成环境，技术上难以控制，实现条件上难以满足；2）复杂的化学处理过程，需要多种化学还原剂、反应稳定剂以及多种溶剂，从而容易引入各种杂质，对材料的效能和制备方法的重现性有很大影响；3）诸多化学试剂的使用，不利于环保，并且还会增加基底合成的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光辐照还原制备SERS基底的方法，由此制得增强性能好、表面均一的用于SERS增强的Cu半导体-Ag纳米颗粒表面复合物基底。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种激光辐照还原制备SERS基底的方法，包括

步骤一：氧化洁净平整光滑的铜片表面，诱导出表面铜氧化物的铜片支撑材料；

步骤二：将步骤一中获得的铜片支撑材料置于石英器皿中，加入硫化物溶液，经过激光辐照，形成表面铜硫化合物的铜片支撑材料；

步骤三：将步骤二中获得的铜片支撑材料洗净，置于石英器皿中，加入银试剂，继续经过激光辐照，得到表面铜硫化合物杂交银纳米颗粒的SERS基底。

进一步改进在于，氧化洁净平整光滑的铜片表面，所用氧化剂包括双氧水，双氧水的质量百分浓度为5%～30%，氧化浸泡时间30min～2h，酸性条件，且H⁺浓度为1M。

进一步改进在于，所述硫化物溶液为含有巯基团的有机化合物，且硫化物溶液浓度为2～20mM。

进一步改进在于，所述含有巯基团的有机化合物为巯基乙酸、巯基丙酸或巯基乙胺。