表面增强拉曼活性基底及其制备方法和应用

本申请涉及分析化学和纳米，特别是涉及一种表面增强拉曼活性基底及其制备方法和应用。

背景技术：

1、表面增强拉曼散射(sers)技术作为一种超灵敏分析检测技术，凭借其能够超灵敏响应目标分子的指纹图谱信息的特点，在环境监控、食品安全、生物分析等领域受到了广泛的研究与应用。然而在这些领域的现场快速检测(poct)方面仍然存在一些问题，例如，sers基底的活性、均匀性、构建时间以及检测时间。各领域对于poct的需求需要在运用sers技术时，以较短时间快速完成高sers活性、均匀性的sers基底的构建并在较短时间内完成目标物的检测。

2、现有技术公开了一系列sers基底的方法，常见的方法有蒸发自组装法和模板法。蒸发自组装法通过精确控制湿度和温度的变化，实现贵金属纳米粒子在气液界面的自组装，得到均匀的sers活性基底，但是该方法在精确控制湿度和温度的变化时需要耗费大量的时间。模板法采用光刻技术得到具备纳米凹凸阵列结构的模板，通过印压的方法，得到聚合物纳米整列，随后在此基础上沉积纳米粒子，得到sers活性基底。虽然此方法能够快速得到高活性和均匀性的sers基底，但是该基底的制备成本较高。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本申请提供了一种表面增强拉曼活性基底的制备方法，制备速度快，操作便捷，成本较低，且制得的基底均匀性好、活性高，适用于现场快速制备和检测。

2、本申请中，表面增强拉曼活性基底的制备方法，包括：

3、提供多孔阳极板，所述多孔阳极板具有相对的底面和顶面，所述顶面具有纳米孔洞；

4、将金属纳米粒子溶液置于多孔阳极板的顶面形成液面；

5、在所述多孔阳极板的底面和所述液面之间施加电场以驱动金属纳米粒子自组装于所述纳米孔洞内。

6、可选的，所述多孔阳极板为多孔阳极氧化铝板(aao)，所述底面为铝层，顶面为氧化铝层，所述氧化铝层为纳米v型孔洞阵列形成，纳米孔洞表面或内部可堆积大量金属纳米粒子。

7、可选的，所述纳米孔洞的孔径为100～450nm，孔深为200～900nm。例如一实施例中，纳米孔洞之间的间距为125nm，孔深为250nm。孔深过大影响导电性，太浅影响填充密度；孔间距太小纳米粒子不易进入。

8、可选的，所述金属纳米粒子为金纳米双锥粒子(au nbps)、金纳米棒(au nrs)或金纳米球(au nps)。

9、au nbps是一类具有优越光学性能的贵金属纳米粒子，其结构由两个五棱锥组成，由于两端尖锐产生的“避雷针效应”，赋予其较高的局域电磁场强度。

10、可选的，所述金纳米双锥粒子长径比为3:1～3.5:1。

11、可选的，所述金属纳米粒子溶液的浓度为5～15nm。

12、可选的，所述金属纳米粒子溶液包括表面活性剂；表面活性剂包裹金属纳米粒子表面，使得金属纳米粒子表面带有电荷，以便施加电压驱动金属纳米粒子的运动。

13、可选的，所述表面活性剂的浓度为0.1～0.3mol/l。

14、可选的，所述表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵(ctac)、十六烷基三甲基溴化铵(ctab)和吐温20中的至少一种。

15、可选的，所述金属纳米粒子溶液的zeta电位：+40～+50mv。

16、可选的，参见图1，所述制备方法包括以下步骤：

17、将金属纳米粒子溶液滴加至多孔阳极板的顶面；

18、以导丝为第一电极，所述导丝接触多孔阳极板顶面的液滴，所述多孔阳极板底面设有第二电极；

19、在第一电极与第二电极之间施加电压。

20、可选的，所述导丝为铂丝；所述第二电极为设置在多孔阳极板底面的铜片。

21、可选的，所述第一电极接电源正极，所述第二电极接电源负极。

22、可选的，所述电压为1.4～1.5v，施加电压的时间为0.5～4min。例如一实施例中，电压为1.5v，施加电压的时间为2min。

23、本申请还提供了上述制备方法制得的表面增强拉曼活性基底。

24、本申请还提供了表面增强拉曼活性基底在检测4-巯基苯硫醇(4-ntp)的应用。

25、具体地，所述应用包括以下步骤：

26、在表面增强拉曼活性基底的表面滴加4-ntp溶液；

27、使用便携式拉曼进行检测。

28、可选的，所述4-ntp溶液为10μm

29、可选的，拉曼检测的激光功率为500mw，曝光时间为3s。

30、与现有技术相比，本申请在多孔阳极板上采用电驱动诱导金属纳米粒子自组装于纳米孔洞内，能够快速制备均匀性好、活性高的表面拉曼活性基底，该制备方法简单易操作。所述表面拉曼活性基底应用于检测4-ntp，可实现快速检测。

技术特征：

1.表面增强拉曼活性基底的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔阳极板为多孔阳极氧化铝板，所述底面为铝层，顶面为氧化铝层，所述氧化铝层为纳米v型孔洞阵列形成；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属纳米粒子为金纳米双锥粒子、金纳米棒或金纳米球。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属纳米粒子溶液的浓度为5～15nm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属纳米粒子溶液包括表面活性剂；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述导丝为铂丝；

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述电压为1.4～1.5v，施加电压的时间为0.5～4min。

9.根据权利要求1～8任一所述制备方法制得的表面增强拉曼活性基底。

10.根据权利要求9所述表面增强拉曼活性基底在检测4-巯基苯硫醇的应用。

技术总结
本申请公开了一种表面增强拉曼活性基底及其制备方法和应用，所述表面增强拉曼活性基底的制备方法包括：提供多孔阳极板，所述多孔阳极板具有相对的底面和顶面，所述顶面具有纳米孔洞；将金属纳米粒子溶液置于多孔阳极板的顶面形成液面；在所述多孔阳极板的底面和所述液面之间施加电场以驱动金属纳米粒子自组装于所述纳米孔洞内。本申请采用电驱动诱导限域自组装方法，实现快速制备均匀性好、活性高的表面增强拉曼活性基底。

技术研发人员：丁宁,林丙永,马丹,徐晴,姚媛媛,陈丽芬,王悦靓,徐佳慧,曾延波,李蕾,郭隆华
受保护的技术使用者：嘉兴学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11