一种球状的SERS活性衬底的制备方法与流程

本发明涉及一种球状的SERS活性衬底的制备方法，属于化工技术领域。

背景技术：
表面增强Raman光谱(SERS)是一种在生命、医药、化学、环境和食品安全等关键科学领域具有重大应用前景的高效分析检测技术。基于长程电磁增强和短程化学增强效应，表面具有Au和Ag等纳米构造的SERS活性衬底可以将微弱的Raman信号放大108倍甚至更大。近来，规整有序的阵列型Au和Ag纳米构造已经成为新一代SERS活性衬底的代表，比如：纳米颗粒的有序自组装体，平版印刷技术结合金属覆镀技术构建的规整结构化表面，机械分割、电化学制备的纳米金属间隙，以阳极氧化铝、嵌段聚合物等为模板组建的各种纳米结构化表面。然而，现有制备步骤繁多、需要特殊仪器设备、所得衬底的面积偏小(通常只有几个平方厘米)，难以实现SERS衬底的高通量制备等挑战；此外，现有文献制备技术所得SERS衬底多为平板状结构，使用时往往需要切割成更小面积的衬底，比较麻烦费事。有鉴于此，本发明采用阴离子交换树脂微球为载体，经过简单的液相化学自限反应，可以直接制备得到外形为圆球状的金-树脂核壳微球，所得每个核壳微球都可以直接用作SERS活性衬底。

技术实现要素：
本发明目的在于提供一种球状的SERS活性衬底的制备方法。本发明所述一种刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球催化剂的制备方法，其特征在于将水溶性的氯金酸(盐)在阴离子交换树脂微球表面经室温一步还原反应，即可制备得到圆球状的金-离子交换树脂核壳微球，制备技术路线如图4所示。以重量份计，取1-5份氯金酸(盐)、1-5份阴离子交换树脂微球、75-91份去离子水充分混合后，再加入自限还原剂7-15份，室温反应24小时即可得到圆球状的金-离子交换树脂核壳微球。所述的氯金酸(盐)是水合氯金酸、氯金酸钠或者氯金酸钾中的一种或几种物质的混合物。所述的阴离子交换树脂微球是市售强碱性阴离子交换树脂微球(平均粒径0.4-0.6毫米)。所述自限还原剂为抗坏血酸与异丙醇(质量分数比例为1∶1)的组合物。附图说明附图1是金-离子交换树脂核壳微球的场发射扫描电镜图。附图2是金纳米颗粒的X射线粉末衍射图。附图3是苯硫酚在金-离子交换树脂核壳微球衬底上的SERS图谱。附图中的主要符号名称：θ、X射线入射角。Intensity、衍射峰强度。Ramanshift、拉曼位移(cm-1)。Ramancounts、拉曼强度(任意单位a.u.)。附图4是本发明的制备技术路线图。具体实施方式下面结合附图对发明的技术方案和所得核壳微球的SERS性能进行详细说明：实施例1金-离子交换树脂核壳微球的制备和结构表征取1g水合氯金酸、1g阴离子交换树脂微球、91g去离子水充分混合后，再加入自限还原剂7g，室温反应24小时得到金-离子交换树脂核壳微球1.2g。附图1是金-离子交换树脂核壳微球催化剂的场发射扫描电镜图，可见金纳米颗粒总体呈柱状结构，直立在树脂微球的表面，形成非常有规律的刺状阵列。从微球的切口边缘可见，柱状金纳米颗粒在树脂微球的内部有很深的根部结构，其根部结构的长度占纳米金柱总长度的三分之二左右。附图2是金纳米颗粒的X射线粉末衍射图。其衍射峰位置(26)分别出现于38.2、44.4、64.6、77.5和81.7处，属于立方晶系结构，与金的X射线衍射国际标准卡片(PDF04-0784)完全吻合。实施例2金-离子交换树脂核壳微球的制备和SERS性能取5g氯金酸钠盐、5g阴离子交换树脂微球、80g去离子水充分混合后，再加入自限还原剂10g，室温反应24小时即可得到金-离子交换树脂核壳微球6.1g。附图3是以苯硫酚为模型检测物进行SERS光谱检测的结果。检测方法是：将金-离子交换树脂核壳微球浸泡于5×10-3mol/L的苯硫酚-乙醇溶液5h，取出用乙醇洗去游离苯硫酚后再用N2吹干；Raman光谱测试条件为：激光波长785nm，积分时间10s，累积次数1次，50倍物镜，激光功率0.5mW。所得金-离子交换树脂核壳微球对苯硫酚检测表现出良好的SERS增强效率(增强因子达108-109量级)；无论是单个微球表面的点与点之间还是同一批次的微球与微球之间比较，增强因子的相对标准偏差均在35±5％范围内，表明所得金-离子交换树脂核壳微球SERS效应具有很高的重现性和稳定性。实施例3金-离子交换树脂核壳微球SERS活性衬底的制备取1.5g氯金酸和氯金酸钠混合物、2.5g阴离子交换树脂微球、88g去离子水充分混合后，再加入自限还原剂8g，室温反应24小时即可得到金-离子交换树脂核壳微球3.61g。实施例4金-离子交换树脂核壳微球SERS活性衬底的制备取3.5g氯金酸钾、4g阴离子交换树脂微球、84g去离子水充分混合后，再加入自限还原剂8.5g，室温反应24小时即可得到刺猬状的金-离子交换树脂核壳微球5.18g。实施例5金-离子交换树脂核壳微球SERS活性衬底的制备取5g氯金酸钠和氯金酸钾的混合物、5g阴离子交换树脂微球、75g去离子水充分混合后，再加入自限还原剂15g，室温反应24小时即可得到金-离子交换树脂核壳微球7.26g。