[发明专利]一种三维SnO2

说明书

本发明涉及拉曼增强基底技术领域，尤其涉及一种三维SnO₂/Ag NPs拉曼增强基底及其制备方法与应用。所述拉曼增强基底包括衬底、SnO₂膜层和Ag NPs；所述SnO₂膜层附着在衬底表面，所述SnO₂膜层表面粗糙，形成三维的多孔状结构，所述Ag NPs分散在SnO₂膜层上，且部分位于SnO₂膜层的孔洞中，SnO₂和Ag NPs共同形成钙钛矿材料。本发明用SnO₂作为底物制备三维(3D)SERS活性基底可以提供比光滑表面更大的表面积来吸附纳米银颗粒，从而提供更多的反应点来捕获更多探针分子提高检测灵敏度。而且，三维基底结构具有限光效应，可以累积吸收基底中的散射光，从而产生更高的拉曼增强效果。

技术领域

本发明涉及拉曼增强基底技术领域，尤其涉及一种三维SnO₂/Ag NPs拉曼增强基底及其制备方法与应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

从上世纪七十年代提出表面增强拉曼散射(SERS)检测技术起，因为其具有较高的检测灵敏度和特异性等优点让SERS作为一种传感器和光谱技术，在化学、生物传感，环境监测面等领域广泛应用，但传统的拉曼检测基底具有的一系列缺点如制备工艺复杂，制备成本昂贵，检测灵敏度渐渐达不到当下检测的要求限制了其应用范围，因此拉曼检测技术迫切需要一种新型的基底材料来提高其检测能力和扩大其应用范围。

目前，主要有两种提高基底灵敏度的机制被大家普遍接受。一种是电磁 (EM)增强机制，其源于贵金属纳米结构表面的局域表面等离子体共振(LSPR)，在颗粒间隙中，尖端或纳米孔隙等区域，外界光照产生的电荷集中在这些局部区域，使得LSPR不断增强，从而起到很高的拉曼信号增强效果。另一种是化学增强机制(CM)，这种增强机制存在于半导体材料中，增强效果偏低，它包括三个过程：基底和探针分子之间的电荷转移，分子共振和相互作用，非共振相互作用。然而，本发明人发现：贵金属基底虽然增强效果显著，但其材料成本昂贵且制备工艺复杂，半导体基底成本经济但增强效果偏低不适用于检测低浓度样品，这些基底的缺陷限制严重限制了拉曼检测技术的发展和应用。因此，有必要研制一种兼顾高检测灵敏度和低廉生产成本的新型SERS基底。

发明内容

针对上述的问题，本发明旨在提供一种三维SnO₂/Ag NPs拉曼增强基底及其制备方法与应用。本发明设计的新型基底材料SnO₂/AgNPs把电磁增强机制和化学增强机制综合在一起形成复合结构来获得更高的SERS信号。

为实现上述目的，本发明公开下述方案：

一种三维SnO₂/Ag NPs拉曼增强基底，包括衬底、SnO₂膜层和Ag NPs(银纳米粒子)；所述SnO₂膜层附着在衬底表面，所述SnO₂膜层表面粗糙，形成三维的多孔状结构，所述AgNPs分散在SnO₂膜层上，且部分位于SnO₂膜层的孔洞中；SnO₂和Ag NPs共同形成钙钛矿材料。

本发明拉曼增强基底的特点之一为：和其他材料相比，表面滴加银颗粒的钙钛矿材料SnO₂/Ag具有非常优异导电性能，能够抑制载流子的复合，使载流子在SnO₂和Ag纳米颗粒之间重新分布，出现空间电荷极化，增强了CM和LSPR 作用，提高了检测灵敏度。