一种制备表面增强拉曼散射基底的方法与流程

本发明涉及拉曼光谱检测技术领域，特别是涉及一种制备表面增强拉曼散射基底的方法。

背景技术：

拉曼散射现象最早是由印度物理学家raman(拉曼)从实验上观察到的，是光照射到原子或分子上时发生的非弹性散射现象，即散射光中出现与入射光频率不同的光。拉曼光谱携带了物质的“指纹”信息，为研究晶体和分子的内部结构提供了一个有效的手段，因此拉曼光谱技术被广泛应用于物质检测。

然而，通常分子的拉曼散射截面很小，只有大量的分子才能贡献可测的拉曼信号,这使得其作为一种光谱检测技术具有很大的局限性。20世纪70年代，表面增强拉曼散射(surface-enhancedramanscattering，sers)的发现引起了人们的广泛关注和兴趣。sers的强度可以相对于普通拉曼散射产生几个甚至十几个数量级的增强，具有更高的探测灵敏度。因此，sers已广泛应用于材料科学、表面化学、生物医学等领域。

sers的高增强效应主要来自于局域电磁场增强。金属纳米结构在入射光的激发下可以产生表面等离子体共振行为，在金属纳米结构的附近产生巨大的局域电场，从而使得处于该电场中的分子的拉曼散射被增强，这种金属纳米结构称为“热点”。

现有的sers基底提供的热点密度低、稳定性差，难以获得高灵敏与重复性的sers检测。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种制备表面增强拉曼散射基底的方法，同时实现表面增强拉曼散射检测的高增强与可重复性。

为实现上述目的，本发明提供一种制备表面增强拉曼散射基底的方法，包括：

在盛有去离子水的烧杯中加入二氧化硅气凝胶粉末，并通过磁力搅拌器搅拌得到二氧化硅气凝胶水溶液；

将所述二氧化硅气凝胶水溶液转移到单口烧瓶中，并在所述单口烧瓶中加入硝酸银溶液，通过磁力加热台搅拌并加热至沸腾；

将柠檬酸钠溶液加入到沸腾后的溶液中并持续加热预设时间；

将所述单口烧瓶中的剩余物冷却至室温后倒入离心管，用去离子水离心清洗，得到离心管下层的沉淀物；

将所述沉淀物滴加到载波片上，待液体自然蒸发后，获得用作表面增强拉曼散射基底的银纳米颗粒修饰的二氧化硅气凝胶粉末。

优选的，所述二氧化硅气凝胶粉末的粒径为5-20μm。

优选的，在盛有去离子水的烧杯中加入二氧化硅气凝胶粉末包括：按照1ml去离子水中加入1-2mg所述二氧化硅气凝胶粉末的比例在所述盛有去离子水的烧杯中加入所述二氧化硅气凝胶粉末。

优选的，所述在所述单口烧瓶中加入硝酸银溶液包括：在所述单口烧瓶中加入10ml浓度为0.0294-0.0412mol/l的硝酸银溶液。

优选的，所述将柠檬酸钠溶液加入到沸腾后的溶液中包括：将10ml浓度为0.0051-0.0085mol/l的柠檬酸钠溶液加入到沸腾后的溶液中。

优选的，所述将柠檬酸钠溶液加入到沸腾后的溶液中并持续加热预设时间之后，将所述单口烧瓶中的剩余物冷却至室温后倒入离心管之前，还包括：中止加热使溶液停止沸腾5-10分钟，而后继续加热使溶液持续沸腾20-30分钟。

与现有技术相比，本发明至少具有下述优点：

获得银纳米颗粒修饰的二氧化硅气凝胶粉末用作表面增强拉曼散射基底的，通过采用二氧化硅气凝胶作为载体，利用其特殊的结构优势负载较多的银纳米颗粒，产生高密度、稳定性高的“热点”，从而实现sers检测的高灵敏和重复性检测。

附图说明

图1是本发明实施例提供的制备表面增强拉曼散射基底的方法的流程示意图。

图2是根据本发明一实例提供的制备表面增强拉曼散射基底的方法的流程示意图。

图3(a)和图3(b)是根据本发明实施例制备得到的sers基底的电子扫描显微镜视图。

图3(c)和图3(d)是根据本发明实施例制备得到的sers基底进行sers增强得到的sers光谱视图。

具体实施方式

在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在不冲突的情况下，本发明各实施例及各实施方式中的技术特征可以相互组合，并不局限于该技术特征所在的实施例或实施方式中。

本发明实施例提供一种制备表面增强拉曼散射基底的方法，如图1所示，包括：

步骤101，在盛有去离子水的烧杯中加入二氧化硅气凝胶粉末，并通过磁力搅拌器搅拌得到二氧化硅气凝胶水溶液。

步骤102，将所述二氧化硅气凝胶水溶液转移到单口烧瓶中，并在所述单口烧瓶中加入硝酸银溶液，通过磁力加热台搅拌并加热至沸腾。

步骤103，将柠檬酸钠溶液加入到沸腾后的溶液中并持续加热预设时间。

步骤104，将所述单口烧瓶中的剩余物冷却至室温后倒入离心管，用去离子水离心清洗，得到离心管下层的沉淀物。

步骤105，将所述沉淀物滴加到载波片上，待液体自然蒸发后，获得用作表面增强拉曼散射基底的银纳米颗粒修饰的二氧化硅气凝胶粉末。

在一种实施方式中，所述二氧化硅气凝胶粉末的粒径为5-20μm，以15μm为最佳。

在一种实施方式中，在盛有去离子水的烧杯中加入二氧化硅气凝胶粉末包括：按照1ml去离子水中加入1-2mg所述二氧化硅气凝胶粉末的比例在所述盛有去离子水的烧杯中加入所述二氧化硅气凝胶粉末。例如，将10-20㎎二氧化硅气凝胶粉末加入到盛有10ml去离子水的烧杯中。

在一种实施方式中，在所述单口烧瓶中加入硝酸银溶液包括：在所述单口烧瓶中加入10ml浓度为0.0294-0.0412mol/l的硝酸银溶液。

在一种实施方式中，所述将柠檬酸钠溶液加入到沸腾后的溶液中包括：将10ml浓度为0.0051-0.0085mol/l的柠檬酸钠溶液加入到沸腾后的溶液中。其中，以0.0353mol/l的柠檬酸钠溶液为最佳。

在一种实施方式中，所述将柠檬酸钠溶液加入到沸腾后的溶液中并持续加热预设时间之后，将所述单口烧瓶中的剩余物冷却至室温后倒入离心管之前，还包括：中止加热使溶液停止沸腾5-10分钟，而后继续加热使溶液持续沸腾20-30分钟。

下面提供一具体实例。容易理解，该实例仅是为了更好地说明本发明提供的制备表面增强拉曼散射基底的方法，并不用于特别限定本发明的范围。

如图2所示，该实例提供的制备表面增强拉曼散射基底的方法包括：

步骤201，将10-20㎎粒径约5-20μm的二氧化硅气凝胶粉末加入到盛有10ml去离子水的烧杯中，通过磁力搅拌器搅拌约10-20分钟后。

其中，磁力搅拌器的转速为900转/分钟。

步骤202，将搅拌后的溶液转移到单口烧瓶中，将10ml浓度为0.0294-0.0412mol/l硝酸银溶液加入到二氧化硅气凝胶水溶液中，通过磁力加热台搅拌并加热至沸腾。沸腾时的温度保持在100-120℃，以110℃为最佳。

步骤203，将10ml浓度为0.0051-0.0085mol/l的柠檬酸钠溶液加入到上述沸腾溶液中，持续加热约20-30分钟，保持温度在100-120℃，以110℃为最佳。

步骤204，将加热后所剩的反应物冷却至室温并倒入离心管，用去离子水离心清洗，将离心管下层的沉淀物滴加到玻璃片上，待液体自然蒸发后，获得银纳米颗粒修饰的二氧化硅气凝胶粉末，即sers基底。

为了说明本发明实施例制备得到的sers基底，即银纳米颗粒修饰的二氧化硅气凝胶粉末的sers检测效果，下面分别提供对上述实例提供的方法制备得到的银纳米颗粒修饰的二氧化硅气凝胶粉末的电子扫描显微镜(sem)图3(a)和图3(b)、对罗丹明(r6g)分子的sers检测光谱图3(c)和对5-氟尿嘧啶的sers检测光谱图3(d)。其中，图3(b)是图3(a)中虚框内样品放大后的视图。

在进行sers检测时，首先配置待检测物的溶液，将例如按照上述实例方法制备的银纳米颗粒修饰的二氧化硅气凝胶粉末倒入待检测物的溶液中充分混合，将少量混合溶液滴到例如载玻片上，待混合溶液干燥后，进行sers光谱检测。

图3(c)中r6g浓度分别为10^-10、10^-13m，图3(d)中5-氟尿嘧啶的浓度分别为10^-10、10^-13m。

从图3(a)和3(b)中可以看出，二氧化硅气凝胶粉末上密集分布着大量银纳米颗粒，其形状符合形成热点的条件。图3(c)和3(d)中横坐标x是拉曼位移，单位是cm^-1，纵坐标y表示强度，单位是a.u.(arbitraryunit)。

从图3(c)和3(d)中可以看出，银纳米颗粒修饰的二氧化硅气凝胶粉末对于两种浓度的两种分子都有非常好的增强效果。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。