一种基于bn亚纳米腔的超强sers基底及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于检测技术领域，特别是设及一种基于BN亚纳米腔的超强SERS基底及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 作为一种无损、与待测分子无接触及可W实现分子水平检测的光谱分析技 术，表面增强拉曼光谱（SER巧在环境、生物、化学等领域得到了广泛的应用。然而，目 前来看，获得更强的SERS信号及更稳定的SERS基底仍是该技术的发展方向。从最初 的合成不同形状的金属（金、银等）纳米粒子来提高SRES信号，到近来构筑不同结 构（金属/石墨締，金属/硫化钢等）来获得灵敏检测，SERS技术经历了较长时间的 发展过程（Adv.Mater. ,2010,22 (37):4136-4139,Nanoscale, 2010,2,2733-2738,Nano Lett. 2014, 14, 5329-5334)。但由于灵敏度不高、可重复性和稳定性差等不足，运些SERS基 底仍不适合大规模应用。
[0003] 目前，为了获得更强的SERS信号，研究者构筑了金属/石墨締/金属Ξ明治结构， 从而获得了双等离子体增强效果（化em.Commun.，2015, 51，866-869)。在Ξ明治结构中，构 筑亚纳米腔材料的选择至关重要。虽然上述结构获得了较大的增强SERS信号，然而，由于 石墨締在空气中的热稳定性和抗氧化性差、转移操作复杂等缺点，上述SERS基底仍不能得 到广泛应用。
【发明内容】
[0004] 本发明需要解决的技术问题是：本发明的目的是提供一种基于BN亚纳米腔的超 强SERS基底及其制备方法。本发明构筑金纳米颗粒/氮化棚/金膜（AuNPs/BN/Aufilm) Ξ明治结构SERS基底。亚纳米腔的构筑材料选择BN，不仅可W将Au纳米颗粒和Au膜隔开 产生超强的等离子体禪合效应，从而获得超强的SERS增强信号，而且由于氮化棚超高的热 稳定性和抗氧化性（室溫导热系数~400W/m/K，是石墨締的5倍），该基底具有较高的稳定 性。另外，BN纳米片的制备采用将市售六方氮化棚在水中用探针超声的方法，将制备好的 氮化棚旋涂在Au膜，简单、快捷，不仅省去了化学气相沉积（CVD)法生长的BN的复杂转移 过程，而且大大降低了成本。由于超强灵敏性、较高的稳定性、简单的操作步骤和较低的成 本等优点，该基底可W进一步推进SERS技术在不同领域的广泛应用。 阳00引本发明的技术方案是：设计一种基于BN亚纳米腔的超强SERS基底，其特征在于， 所述SERS基底为Ξ层结构，上层为金属纳米颗粒，中间层为BN，下层为金属膜。
[0006] 本发明进一步的技术方案是：所述金属纳米颗粒为Au纳米颗粒。
[0007] 本发明进一步的技术方案是：所述金属膜为Au膜。
[0008] 本发明进一步的技术方案是：SERS基底还包括用于固定下层金属膜的黏附层结 构，黏附层结构包括Si片和化；其中化位于Si片上；金属膜位于化上。
[0009] 本发明进一步的技术方案是：一种基于BN亚纳米腔的超强SERS基底的制备方法， 包括如下步骤：
[0010] 步骤一：在Si片上蒸锻一层化，作为所述基底的黏附层； W11] 步骤二：在黏附层中的化上蒸锻一层Au膜；
[0012] 步骤Ξ:BN/Au膜结构的制备，包括如下子步骤： 阳01引子步骤1 :将BN加入去离子水中，超声处理8-10小时；
[0014] 子步骤2 :将超声处理后的溶液倒入离屯、管离屯、20-25分钟后倒出，得到BN纳米 片；
[0015] 子步骤3 :将BN纳米片涂在步骤二中的Au上，形成BN/Au膜结构；
[0016] 步骤Ξ::将Au颗粒蒸锻在步骤二中所述的BN上，形成Au/BN/Au膜结构。
[0017] 本发明进一步的技术方案是：在Si片上W化1A/s的速度蒸锻上一层厚度为2-5 纳米的化。
[0018] 本发明进一步的技术方案是：在化上化0, 1A/s的速度蒸锻上一层厚度为100纳 米的Au膜。
[0019] 本发明进一步的技术方案是：将20-40mgBN加入200ml去离子水中。
[0020] 本发明进一步的技术方案是：将BN纳米片W1500-2000转/分钟的速度旋涂在Au 膜上。
[0021] 本发明进一步的技术方案是：在BN纳米片上W0. 7A/S的速度蒸锻上一层厚度 为20纳米的Au纳米颗粒。 阳0巧发明效果
[0023] 本发明的技术效果在于：与现有技术相比，本发明提供的BN亚纳米腔的SERS基 底灵敏度好，不仅抗氧化性强，而且成本低廉，寿命长、重复性好，制备过程简易，省时，可 控。该基底在空气中W-定的溫度般烧后仍能获得较强的拉曼光谱检测信号，与现有基底 相比，具有超强的稳定性。采用探针超声剥离BN方便、快捷。另外，通过探针法剥离的BN 纳米片较薄，在构筑的基底中有利于获得较强的拉曼光谱检测信号。不仅如此，通过直接旋 涂于Au膜上方法，省去了传统转移CVD法生长的BN的复杂步骤，同时也大大降低了成本。 该基底为进一步推动SERS技术的推广和应用提供了技术支持。
【附图说明】
[0024] 图1为BN的透射电镜图，箭头表示BN的晶格常数，其他为标尺。
[00巧]图2为Au纳米颗粒/BN/Au膜基底在不同溫度般烧后对罗丹明的检测的拉曼光谱 强度。横坐标是波数，纵坐标是强度。
【具体实施方式】
[00%] 下面结合具体实施实例，对本发明技术方案进一步说明。
[0027] 一种基于BN亚纳米腔的超强SERS基底，其特征在于，所述SERS基底为Ξ层结构， 上层为金属纳米颗粒，中间层为BN，下层为金属膜。在本实施例中，
[0028] 金属纳米颗粒为Au纳米颗粒。金属膜为Au膜。SERS基底还包括用于固定下层金 属膜的黏附层结构，在本实施例中，黏附层结构包括Si片和化；其中化位于Si片上；金属 膜位于化上。
[0029] 本发明还提供一种基于BN亚纳米腔的超强SERS基底及其制备方法，主要由W下 步骤来制备：
[0030] 步骤l，Au膜及用于固定Au膜的黏附层的制备：在洗干净的娃片上W0. 1A/S,即 每秒1纳米的速度蒸锻上一层厚度为2-5纳米的铭作为黏附层。之后W同样的速度在铭层 上蒸锻上一层厚度为100纳米的Au膜。 阳03U 步骤2, BN纳米片的制备：称取20-40mg市售BN加入200ml去离子水中。将上述 溶液用探针超声8-10小时。超声后的溶液倒入离屯、管中在6000转/分钟的条件下离屯、20-25分钟。将离屯、好的溶液导出即得到BN纳米片。
[0032] 步骤3, BN/Au膜结构的制备：将离屯、后的溶液倒出并用旋涂仪W 1500-2000转/ 分钟的速度旋涂在步骤1中的Au膜上。惊干后即得到BN/Au膜结构。 阳的引步骤4, Au纳米颗粒/BN/Au膜结构的制备：在步骤3中BN上W化7A/s的速度 蒸锻上一层厚度为20纳米的Au颗粒即得到Au纳米颗粒/BN/Au膜结构。
[0034] 需要说明的是，超声的作用是剥离，由于超声并不能全部将加入的BN都剥离掉， 所W要离屯、，离屯、后那些没有被剥离或者剥离的不是很薄的BN就会沉积在离屯、管壁上，而 剥离的比较薄的BN就溶解在水中，离屯、后倒出来即得到所需的BN。由于Au纳米颗粒/BN/ Au膜很薄，肉眼基本看不到，所W要放到一个支撑体上比如运里的娃片，粘附层是为了方便 固定Au膜。）
[0035] 基底在实际中的应用为：在Au纳米颗粒/BN/Au膜结构基底滴加3-8滴罗丹明溶 液并惊干，之后将它们放在拉曼光谱仪下进行检测。光谱仪选择的条件是50X倍镜和633 纳米激光波长，激光能量选择0. 5%。将Au纳米颗粒/BN/Au膜Ξ明治结构基底W 100-400 摄氏度在空气中般烧2-5分钟后，重复上述步骤，继续般烧。
[0036] 需要说明的是，般烧是为了验证运个基底的可重复性好，般烧后第一次检测的罗 丹明就被般烧没了，而基底没有变化。般烧后再次检测，是为了说明基底的稳定性好，即在 高溫下般烧完后仍可W用，现有的其