[发明专利]基于配位网络聚合物的纳米银SERS基底的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于配位网络聚合物的纳米银SERS基底的制备方法，该方法以银为中心离子的配位网络聚合物[Ag₂(pz)(bdc)·H₂O]_n为原料，在纳秒脉冲激光辐照下，将该原料在玻璃毛细管中转化为一种毫米尺度的银‑石墨异质节纳米团簇体，从而得到一种具有优异的表面增强拉曼光谱活性的纳米银SERS基底。该方法通过调节激光功率和激光扫描速率有效地控制纳米粒子的尺寸和粒子间的组装，制备得到的纳米银SERS基底中银纳米粒子排列紧密，石墨片层包覆在其表面，既起到保护作用使其不容易被氧化，又不影响三维SERS“热点”的形成，还能通过自身的吸附作用将目标分子捕获到“热点”区域，提高SERS检测的灵敏度。

技术领域

本发明属于拉曼光谱学技术领域，尤其涉及一种基于配位网络聚合物的纳米银SERS基底的制备方法。

背景技术

化学造福人类，但与之相关的危害性也比比皆是，如环境污染物、爆炸物、毒品和农药残留等。因此，目前急需一种分析检测技术在最短的时间内，使用简单和超灵敏的方法对上述污染物和危害品进行快速检测。在迅猛发展的快检技术领域，表面增强拉曼光谱(SERS)以其测试便捷、高灵敏且具备分子指纹识别的特性而备受瞩目。除了样品前处理外，要解决好SERS直接检测的应用问题，关键点还在于高重现和高灵敏的SERS纳米基底及器件的低成本和大批量制备。

在当前的各类SERS基底中，基于纳米金、纳米银等贵金属纳米粒子的基底由于具有优越的SERS特性而备受青睐，其中纳米银相对纳米金在成本上有巨大的优势。但由于银的化学性质活泼，普通的纳米银SERS基底化学稳定性不佳，容易因氧化等因素遭到破坏，极大地影响其测试稳定性和保存期限，通常需要在纳米银表面增加一层由其它材料形成的超薄保护层。制备这种带保护层的纳米银SERS基底的主要思路有两种，一是用胶体化学、电化学等湿化学方法，二是用半导体行业的原子层沉积(ALD)、原子层蚀刻(ALE)等加工方法。但湿化学方法很难精确调控保护层的厚度，而ALD、ALE等方法成本高、耗时长。

此外，传统的在平面衬底上制备的二维纳米基底的SERS活性深度很小，在SERS检测中极易受到激光聚焦偏差的影响，造成测试结果重复性差。即使不计激光聚焦偏差的影响，制备高质量的二维纳米基底要求精确地控制金属纳米粒子的粒径和纳米粒子之间间隙的大小，所要求的条件通常较为严苛，且制备时间较长。

[Ag₂(pz)(bdc)·H₂O]_n是一种以银为中心离子的配位网络聚合物，其制备方法已于2016年公开(论文DOI:10.1021/acs.inorgchem.5b02200)，但未见其在SERS基底制备方面的应用的公开报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于配位网络聚合物的纳米银SERS基底的制备方法，该方法制备步骤简单、制备条件温和，按照该方法制备的纳米银SERS基底，检测灵敏度高、稳定性重现性好。

本发明提供一种基于配位网络聚合物的纳米银SERS基底的制备方法，包括以下制备步骤：

将以银为中心离子的配位网络聚合物[Ag₂(pz)(bdc)·H₂O]_n研磨充分后，在室温下充分分散成悬浊液，然后注入玻璃毛细管中并自然干燥；

然后在优选的纳秒脉冲激光辐照条件下将[Ag₂(pz)(bdc)·H₂O]_n在玻璃毛细管中转化为银-石墨异质节纳米团簇体，使这些银纳米粒子在玻璃毛细管中沉积并填充成毫米尺度的连续的三维结构薄膜，得到纳米银SERS基底。

所述的优选的纳秒脉冲激光辐照条件，是指在如下的优选的辐照参数下，将聚焦的激光束沿着毛细管的长轴方向扫描：纳秒脉冲激光辐照的线宽为55～380μm，激光辐照功率为20～90W，激光扫描速度为40～90mm/s。