一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法，包括如下步驟：（1）在基體上涂覆一層導電銀墨水；（2）將浸潤后的基體在160?230°的溫度下燒結30?50分鐘，然后自然冷卻至室溫，即可制得表面增強拉曼散射活性基底。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：本發(fā)明綜合利用燒結技術和基體材料的表面顯微結構來制備納米銀的優(yōu)勢，在基體尤其是濾紙表面制備具有特定微納結構的鍍銀層，獲得了性能穩(wěn)定可靠的SERS活性基底，可用于納米材料科學、生物學和環(huán)境學等方面的痕量檢測。且利用燒結技術制備，工藝簡單，無需復雜的化學設備，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)出率高。
【專利說明】一種利用燒結技術制備表面増強拉曼散射活性基底的方法
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及的是一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法。
【背景技術】
[0003]表面增強拉曼散射(Surface-EnhancedRaman Scattering，簡稱SERS)是吸附在金屬納米結構表面上的分子受到金屬表面發(fā)生的等離子共振激發(fā)而引起的拉曼散射強度增強的現(xiàn)象，自從Fleischmann首次在粗糙的銀電極表面上觀察到表面增強拉曼散射以來，SERS的機理與應用研究得到了大量關注。作為一種檢測拉曼信號的高效技術，SERS在化學分析、生物醫(yī)學、環(huán)境與安全等領域有著廣泛的應用前景。研究表明，SERS信號的增強因子一般可達16 - 1011，主要受基底粗糙度以及基底與探測分子之間吸附特性的影響。SERS活性基底的制備一直是該技術中最為重要的環(huán)節(jié)。目前制備SERS基底的方法主要有金屬納米粒子溶膠溶液、金屬納米粒子自組裝、納米刻蝕和模板法制備等幾種。但是這些方法比較復雜，耗時耗力，而且產(chǎn)出低。
[0004]在實際應用中，要求基底材料不僅能夠提供穩(wěn)定的拉曼增強信號，而且成本低，容易制備和方便使用。濾紙作為一種廉價、柔性和環(huán)保材料，被廣泛應用于分析化學和生物醫(yī)學等領域。近幾年，人們開發(fā)了多種方法制備了紙質(zhì)SERS活性基底材料，包括噴墨打印技術、浸潤、絲網(wǎng)印刷和氣相沉積等方法，比如湖南大學的陳媛媛在其碩士論文中開發(fā)了濾紙SERS免疫分析技術[陳媛媛，紙上SERS免疫分析技術研究，碩士論文，2012年，湖南大學]。在使用噴墨打印技術、浸潤和絲網(wǎng)印刷等方法制備紙質(zhì)SERS活性基底時，一般都會用到納米金屬粒子的懸浮液。但是，納米金屬粒子的懸浮液一般不容易保存，放置時間稍長容易發(fā)生團聚現(xiàn)象，影響質(zhì)量。而且實驗室制備納米金屬粒子的過程較復雜。
[0005]中國專利公開號為CN102321402A的專利公開文本公開了一種高無顆粒型透明電墨水及其制備方法。該發(fā)明公開了一種可低溫燒結、穩(wěn)定性好的無顆粒型透明導電墨水及其制備方法。無顆粒型導電墨水主要由有機胺與有機銀鹽組成，制備時需將有機胺與其它溶劑比如乙醇混合均勻后，再加入適量的有機銀鹽，待其完全溶解分散后即可制得導電墨水。該導電墨水可以通過印刷或涂布方式形成圖案或濕膜，其中的有機銀部分可以在隨后的熱處理過程中被還原為銀顆粒而形成導電圖案或?qū)щ姳∧ぁＴ摪l(fā)明提出的制備方法工藝簡單，反應條件溫和，反應時間短，制備成本低。但該發(fā)明專利僅僅是將其應用于印刷技術制備微納電路等領域。
[000?]中國專利公開號為CN104849258A的發(fā)明專利公開文本公開了一種柔性可擦拭的SERS活性基底及其制備方法。該發(fā)明提出的SERS基底，包括柔性支撐層和附著在其上的金屬納米膜。其柔性支撐層具有多孔結構的柔性材料，包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等有機薄膜材料。涂覆在柔性支撐層上的金屬納米膜主要包括金、銀、銅和鎳，需要經(jīng)過表面修飾處理。該發(fā)明制備的表面增強拉曼基底可實現(xiàn)對固體材料表面的有機化學物質(zhì)，尤其是對2,4,6-三硝基甲苯的快速檢測。該發(fā)明需要使用冷凍干燥的方法制備具有多孔結構的有機薄膜，同時需要一定的化學工藝制備納米金屬溶液，相對復雜。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法，包括如下步驟:
(1)在基體上涂覆一層導電銀墨水；
(2)將浸潤后的基體在160-230°的溫度下燒結30-50分鐘，然后自然冷卻至室溫，即可制得表面增強拉曼散射活性基底。
[0009]作為上述方法的優(yōu)選實施方式，所述基體為濾紙、具有表面粗糙度的紙張、經(jīng)過表面微納處理的硅基中的其中一種。
[0010]作為上述方法的優(yōu)選實施方式，所述步驟(2)具體為:將浸潤后的基體懸掛于預熱后的溫控電烤爐中，在160-230°的溫度下燒結30-50分鐘，然后關閉溫控電烤爐，自然冷卻至室溫，即可制得表面增強拉曼散射活性基底。
[0011]作為上述方法的優(yōu)選實施方式，所述步驟(2)中，將浸潤后的基體在160°的溫度下燒結30分鐘。
[0012]作為上述方法的優(yōu)選實施方式，所述步驟(I)按如下方法進行:使用滴管取樣法在基體的部分區(qū)域上涂覆導電銀墨水。
[0013]作為上述方法的優(yōu)選實施方式，所述步驟(I)按如下方法進行:使用浸潤法將基體浸入導電銀墨水中靜置1-5分鐘，以使整片基體上都涂覆上導電銀墨水。
[0014]作為上述方法的優(yōu)選實施方式，所述基體為定量慢速濾紙。
[0015]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明提供的一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法，綜合利用燒結技術和基體材料的表面顯微結構來制備納米銀的優(yōu)勢，在基體尤其是濾紙表面制備具有特定微納結構的鍍銀層，獲得了性能穩(wěn)定可靠的SERS活性基底，可用于納米材料科學、生物學和環(huán)境學等方面的痕量檢測。且利用燒結技術制備，工藝簡單，無需復雜的化學設備，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)出率高；同時適合在多種具有微納結構的材料表面上制備SERS活性基底，應用范圍廣泛。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實施例一中的SERS活性基底的一個掃描電鏡圖。
[0017]圖2是本發(fā)明實施例一中的SERS活性基底的另一個掃描電鏡圖。
[0018]圖3是在本發(fā)明實施例一中的SERS活性基底上，濃度為5pM的R6G發(fā)射的SERS光譜。
[0019]圖4是本發(fā)明實施例一中的SERS強度與R6G溶液濃度之間的關系圖。
【具體實施方式】
[0020]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0021 ] 實施例一
本實施例公開了一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法，包括如下步驟:
(1)在基體上涂覆一層導電銀墨水，本實施例中使用的導電銀墨水是昆山海斯電子有限公司生產(chǎn)的SC-100導電銀墨水，基體選用的是定量慢速濾紙，當然除了定量慢速濾紙以外，也可以選用其他具有表面粗糙度的紙張或是經(jīng)過表面微納處理的硅基，涂覆方式為:使用浸潤法將基體浸入導電銀墨水中靜置I分鐘，以使整片基體上都涂覆上導電銀墨水；
(2)將浸潤后的基體懸掛于預熱后的溫控電烤爐中，在160的溫度下燒結30分鐘，然后關閉溫控電烤爐，自然冷卻至室溫，即可制得表面增強拉曼散射活性基底。
[0022]用掃描電鏡(SEM)對本實施例制得的SERS活性基底表面進行掃描分析，得到的SERS活性基底的掃描電鏡圖如圖1、圖2所示。從圖1、圖2可以看出，鍍銀層表面具有大量的微納顯微結構。這種微納級粗糙的表面結構是產(chǎn)生SERS信號的主要條件。
[0023]將羅丹明6G(R6G)溶解于乙醇溶液中，制備成一定濃度的R6G溶液。使用取液器將濃度為5pM的10微升R6G溶液滴在上述制得的SERS活性基底上。然后根據(jù)實驗室搭建的基于iHR550光譜儀的拉曼測試系統(tǒng)，在激光光波長為532納米的激光激發(fā)下，測量SERS活性基底表面上R6G發(fā)射的SERS光譜，測得的SERS光譜如圖3所示。進一步改變R6G溶液的濃度，測試了拉曼光譜強度與R6G溶液濃度的對應關系，如圖4所示。測試結果表明，該實施例制備的SERS活性基底的檢測極限可達的極限濃度為10—12M。
[0024]實施例二
本實施例公開了一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法，包括如下步驟:
(1)在基體上涂覆一層導電銀墨水，所述基體為濾紙、具有表面粗糙度的紙張、經(jīng)過表面微納處理的硅基中的其中一種，涂覆方式為:用滴管取樣法在基體的部分區(qū)域上涂覆導電銀墨水；
(2)將浸潤后的基體懸掛于預熱后的溫控電烤爐中，在230°的溫度下燒結40分鐘，然后關閉溫控電烤爐，自然冷卻至室溫，即可制得表面增強拉曼散射活性基底。
[0025]實施例三
本實施例公開了一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法，包括如下步驟:
(1)在基體上涂覆一層導電銀墨水，所述基體為濾紙、具有表面粗糙度的紙張、經(jīng)過表面微納處理的硅基中的其中一種，涂覆方式為:使用浸潤法將基體浸入導電銀墨水中靜置5分鐘，以使整片基體上都涂覆上導電銀墨水；
(2)將浸潤后的基體懸掛于預熱后的溫控電烤爐中，在190°的溫度下燒結50分鐘，然后關閉溫控電烤爐，自然冷卻至室溫，即可制得表面增強拉曼散射活性基底。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)在基體上涂覆一層導電銀墨水； (2)將浸潤后的基體在160-230°的溫度下燒結30-50分鐘，然后自然冷卻至室溫，即可制得表面增強拉曼散射活性基底。2.如權利要求1所述的一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，所述基體為濾紙、具有表面粗糙度的紙張、經(jīng)過表面微納處理的硅基中的其中一種。3.如權利要求1或2所述的一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，所述步驟(2)具體為:將浸潤后的基體懸掛于預熱后的溫控電烤爐中，在160-230°的溫度下燒結30-50分鐘，然后關閉溫控電烤爐，自然冷卻至室溫，即可制得表面增強拉曼散射活性基底。4.如權利要求1或2所述的一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，將浸潤后的基體在160°的溫度下燒結30分鐘。5.如權利要求1或2所述的一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，所述步驟(I)按如下方法進行:使用滴管取樣法在基體的部分區(qū)域上涂覆導電銀墨水。6.如權利要求1或2所述的一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，所述步驟(I)按如下方法進行:使用浸潤法將基體浸入導電銀墨水中靜置1-5分鐘，以使整片基體上都涂覆上導電銀墨水。7.如權利要求1或2所述的一種利用燒結技術制備表面增強拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，所述基體為定量慢速濾紙。
【文檔編號】G01N21/65GK106018378SQ201610309855
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】張開銀, 王秋玲, 趙書濤, 張玉龍, 武山, 唐義甲, 吳言寧, 朱勇
【申請人】阜陽師范學院