一种氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底及制备方法和应用与流程

本发明属于拉曼检测领域，涉及一种氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底及制备方法和应用。

背景技术：

拉曼增强技术作为一种无标记的分析检测手段，由于其极高的灵敏度，近几年来引起了科研人员的广泛关注。科研人员已经做了大量的工作以获得灵敏度高、稳定性好、均一稳定的拉曼增强基底。研究表明，三维拉曼增强基底相比二维增强基底而言，具有较大的比表面积，因而可以增加热点的数量，同时非常利于待测分子的吸附，因此可以获得高灵敏度的拉曼增强信号。目前三维拉曼增强基底主要采用光刻工艺获得，该方法制备过程较为繁琐，生产成本较高而且效率不高，因此限制了其发展。

单一的金属作为拉曼增强基底材料，虽然可以获得一定的拉曼增强效果，但是其电磁增强效果有限，灵敏度受限，而且金属表面极易被氧化，拉曼增强信号的稳定性不好。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底及制备方法和应用。本发明操作简单、成本低，可实现三维拉曼增强基底的批量化制备，而且获得的拉曼增强信号灵敏度高、稳定性好、均一性高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底，所述增强基底从下到上依次包括金字塔形硅基底、银纳米颗粒层和氧化石墨烯层。

三维金字塔形硅具有周期性的表面结构和较大的比表面积，可以增加热点数量，提高拉曼增强的灵敏度；银纳米颗粒相比较其他金属颗粒而言，灵敏度更高，其表面易氧化的不稳定性可通过氧化石墨烯层得到解决；且氧化石墨烯还具有生物兼容性好、化学稳定性高的优点，其表面存在的功能团更易于实现对其表面的特异性修饰，从而实现对生物分子的特异性检测。

一种氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底的制备方法，包括以下步骤：

(1)将基底材料打磨预处理，制备金字塔形硅基底；(2)向金字塔形硅基底涂覆银纳米颗粒溶液；(3)继续涂覆氧化石墨烯溶液，烘烤，即得。第一次实现了氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅复合型三维拉曼增强基底的制备。

进一步的，所述的硅基底材料为单晶硅。

进一步的，所述步骤(1)制备金字塔形硅基底的方法为湿法腐蚀工艺。

进一步的，所述步骤(2)银纳米颗粒溶液为直径均一的银纳米颗粒的分散液。

优选的，所述的银纳米颗粒的直径为5-50nm。

进一步地，所述步骤(3)中氧化石墨烯溶液涂覆的过程为立刻dip-coating方法。

上述制备的三维拉曼增强基底在获得分子拉曼增强光谱中的应用。

本发明的有益效果：(1)本发明第一次实现了基于氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底的制备。

(2)本发明的制备方法操作简单，省去了繁琐的步骤，无毒无污染，可实现三维拉曼增强基底的批量化制备。

(3)本发明的金字塔形硅具有周期性的表面结构，比表面积较大，增加了热点数量，提高了拉曼增强的灵敏度，同时硅基材料反射率较高、生物兼容性更好、表面易于裁剪而且易于功能化修饰；采用氧化石墨烯与银纳米颗粒层结合，一方面保护了银纳米颗粒层的氧化，另一方面由于氧化石墨烯生物兼容性好，化学稳定性高，因此非常利于生物分子的吸附，而且由于其表面存在的功能团使得氧化石墨烯更易于实现对其表面的特异性修饰，从而可实现对生物分子的特异性检测。

(4)本发明提供的氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底，有效的综合了氧化石墨烯、银纳米颗粒及金字塔形硅三者的优势，获得的拉曼增强信号灵敏度高、稳定性好、均一性高。

附图说明

图1为本发明制备氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底的示意图；

图2为本发明实施例1制备氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底的扫描电子显微镜图像；

图3为本发明实施例1制备的氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底获得R6G分子的拉曼增强光谱；

图4为本发明实施例2制备的氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底获得腺苷分子的拉曼增强光谱。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。所述材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

实施例1

一种氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底，所述增强基底从下到上依次包括金字塔形硅基底、银纳米颗粒层和氧化石墨烯层。其制备方法包括以下制备步骤：

1.利用湿法腐蚀工艺处理单晶硅表面，制得金字塔形硅基底；

2.将直径为5nm均一的银纳米颗粒分散液涂覆到硅基表面，得到银纳米颗粒/金字塔形硅表面；

3.立刻将氧化石墨烯分散液dip-coating到银纳米颗粒/金字塔形硅表面；

4.烘烤处理，即得到氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底。

实施例2

一种氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底，所述增强基底从下到上依次包括金字塔形硅基底、银纳米颗粒层和氧化石墨烯层。其制备方法包括以下制备步骤：

1.利用湿法腐蚀工艺处理单晶硅表面，制得金字塔形硅基底；

2.将直径为50nm均一的银纳米颗粒分散液涂覆到硅基表面，得到银纳米颗粒/金字塔形硅表面；

3.立刻将氧化石墨烯分散液dip-coating到银纳米颗粒/金字塔形硅表面；

4.烘烤处理，即得到氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底。

制备氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底的方法示意图如图1所示。图2为本发明实施例制备的氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底的扫描电子显微镜图像，从该图可以看出：(1)制备的三维增强基底具有典型的金字塔形结构；(2)成功的实现了氧化石墨烯、银纳米颗粒和金字塔形硅的复合。

实施例3

将由实施例1制备的氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底用于获取R6G分子的拉曼增强光谱。

图3为本发明制备氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底获得R6G分子的拉曼增强光谱，从该图可以看出：利用制备的三维拉曼增强基底获得了灵敏度高、稳定性好、均一性高的R6G分子的拉曼增强光谱。

实施例4

将由实施例2制备的氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底用于获取腺苷分子的拉曼增强光谱。

图4为本发明制备氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形硅三维拉曼增强基底获得腺苷分子的拉曼增强光谱，从该图可以看出：利用制备的三维拉曼增强基底获得了灵敏度高、稳定性好、均一性高的腺苷分子的拉曼增强光谱。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。