[发明专利]基于刷镀的表面增强拉曼光谱SERS镀银活性基底和制备方法

说明书

本发明公开了一种基于刷镀的表面增强拉曼光谱SERS镀银活性基底和制备方法，涉及拉曼光谱检测技术领域。本发明通过将刷镀工艺与表面增强拉曼光谱镀银活性基底的制备工艺相结合，根据表面增强拉曼光谱活性基底表面的制备要求，使得银晶粒的成核机理向瞬时成核机理转变，即通过在所配置的刷镀工作液中添加银晶核生成促进剂，使单位时间成核数量更多，利于晶粒细小；进一步获取电刷镀工序各最佳工作参数，通过简单的制备工艺制得具有纳米规格银粒子且均一性好的表面增强拉曼光谱SERS镀银活性基底，可解决拉曼光谱金属活性基底在SERS检测中灵敏度和稳定性较差的技术问题，达到提高拉曼光谱金属活性基底在SERS检测中灵敏度和稳定性的技术效果。

技术领域

本发明涉及拉曼光谱检测技术领域，特别涉及一种基于刷镀的表面增强拉曼光谱SERS镀银活性基底和制备方法。

背景技术

拉曼散射的光强一般约为入射光强的10^-10，拉曼散射效应极弱，其应用也因此而受限。1974年，Fleischmann等人将吡啶吸附于经过表面粗糙化处理的银电极表面后，观察到拉曼信号提高近6个数量级，并将这种现象称之为表面增强拉曼散射效应(Surface-enhanced Raman Scattering, SERS) 。近年来，随着纳米技术和表面科学的研究不断深入，基于SERS效应基底制备的相关研究也不断发展与深入，这是因为拉曼光谱表征对测试样品损害程度小，制样简单，检测效率高，性能稳定，对于法庭科学、食品检测、爆炸物检测、药物分析与细胞检测、环境化学等传统与新兴领域的应用极为重要。

在SERS效应中，活性基底的制备至关重要，因为拉曼光谱信号强度的提高主要是由位于基底表层的金属颗粒之间的间隙在激光照射下所产生的局部表面等离子体共振所引起的，这就要求活性基底的表面结构符合以下两个特征：

(1) 金属粒子的尺寸应该在亚波长范围内，即小于100 nm；并且越小的颗粒获得的表面拉曼增强效应愈发显著。

(2) 粒间间距应该小于10 nm；当小于10 nm时，等离子体共振效应才会更加显著，基底的SERS活性会越强。

需要说明的是，获得性能优异的活性基底也需要以上述特征为目标来设计和优化制备的工艺流程。

现有SERS金属活性基底的制备方法包括以下三种：

(1) 电化学氧化-还原循环法。运用该方法制备的金、银、铜基底的平均增强因子都可达10⁴-10⁶，且该制备过程简单；但明显的不足之处是基底表面纳米粒子的尺寸和形状分布不均匀，因此不同区域间的SERS效应差别较大。

(2) 化学合成法。由该方法制备的金、银等溶胶体颗粒粒径可达60 nm，平均增强因子可达10⁸~10¹⁰以上，但是纳米粒子聚集体中粒子之间间距和排列随机分布，导致光谱信号重现性不好，稳定性差，需要现用现制，并且容易发生团聚现象，导致使用寿命短，使用不便。

(3) 自组装、模板或光刻法。这类方法所制备的基底具有较高的灵敏度，活性佳，重现性较前两类方法有明显的改善，但是制备过程仍然较为复杂，难以满足商业化生产的要求。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：

SERS检测中所需求的是稳定性好、信号偏差小，灵敏度高的活性基底；同时制备工艺尽可能简单方便。而现有技术提供的拉曼光谱金属活性基底的制备工艺流程则较为复杂，同时基底表面纳米粒子的尺寸相对较大，均一性较差，或者稳定性较差，进而导致拉曼光谱金属活性基底在SERS检测中表现出的灵敏度和稳定性的不足。

发明内容