一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法，包括如下步骤：（1）在基体上涂覆一层导电银墨水；（2）将浸润后的基体在160?230°的温度下烧结30?50分钟，然后自然冷却至室温，即可制得表面增强拉曼散射活性基底。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明综合利用烧结技术和基体材料的表面显微结构来制备纳米银的优势，在基体尤其是滤纸表面制备具有特定微纳结构的镀银层，获得了性能稳定可靠的SERS活性基底，可用于纳米材料科学、生物学和环境学等方面的痕量检测。且利用烧结技术制备，工艺简单，无需复杂的化学设备，生产成本低，产出率高。
【专利说明】一种利用烧结技术制备表面増强拉曼散射活性基底的方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及的是一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法。
【背景技术】
[0003]表面增强拉曼散射(Surface-EnhancedRaman Scattering，简称SERS)是吸附在金属纳米结构表面上的分子受到金属表面发生的等离子共振激发而引起的拉曼散射强度增强的现象，自从Fleischmann首次在粗糙的银电极表面上观察到表面增强拉曼散射以来，SERS的机理与应用研究得到了大量关注。作为一种检测拉曼信号的高效技术，SERS在化学分析、生物医学、环境与安全等领域有着广泛的应用前景。研究表明，SERS信号的增强因子一般可达16 - 1011，主要受基底粗糙度以及基底与探测分子之间吸附特性的影响。SERS活性基底的制备一直是该技术中最为重要的环节。目前制备SERS基底的方法主要有金属纳米粒子溶胶溶液、金属纳米粒子自组装、纳米刻蚀和模板法制备等几种。但是这些方法比较复杂，耗时耗力，而且产出低。
[0004]在实际应用中，要求基底材料不仅能够提供稳定的拉曼增强信号，而且成本低，容易制备和方便使用。滤纸作为一种廉价、柔性和环保材料，被广泛应用于分析化学和生物医学等领域。近几年，人们开发了多种方法制备了纸质SERS活性基底材料，包括喷墨打印技术、浸润、丝网印刷和气相沉积等方法，比如湖南大学的陈媛媛在其硕士论文中开发了滤纸SERS免疫分析技术[陈媛媛，纸上SERS免疫分析技术研究，硕士论文，2012年，湖南大学]。在使用喷墨打印技术、浸润和丝网印刷等方法制备纸质SERS活性基底时，一般都会用到纳米金属粒子的悬浮液。但是，纳米金属粒子的悬浮液一般不容易保存，放置时间稍长容易发生团聚现象，影响质量。而且实验室制备纳米金属粒子的过程较复杂。
[0005]中国专利公开号为CN102321402A的专利公开文本公开了一种高无颗粒型透明电墨水及其制备方法。该发明公开了一种可低温烧结、稳定性好的无颗粒型透明导电墨水及其制备方法。无颗粒型导电墨水主要由有机胺与有机银盐组成，制备时需将有机胺与其它溶剂比如乙醇混合均匀后，再加入适量的有机银盐，待其完全溶解分散后即可制得导电墨水。该导电墨水可以通过印刷或涂布方式形成图案或湿膜，其中的有机银部分可以在随后的热处理过程中被还原为银颗粒而形成导电图案或导电薄膜。该发明提出的制备方法工艺简单，反应条件温和，反应时间短，制备成本低。但该发明专利仅仅是将其应用于印刷技术制备微纳电路等领域。
[000?]中国专利公开号为CN104849258A的发明专利公开文本公开了一种柔性可擦拭的SERS活性基底及其制备方法。该发明提出的SERS基底，包括柔性支撑层和附着在其上的金属纳米膜。其柔性支撑层具有多孔结构的柔性材料，包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等有机薄膜材料。涂覆在柔性支撑层上的金属纳米膜主要包括金、银、铜和镍，需要经过表面修饰处理。该发明制备的表面增强拉曼基底可实现对固体材料表面的有机化学物质，尤其是对2,4,6-三硝基甲苯的快速检测。该发明需要使用冷冻干燥的方法制备具有多孔结构的有机薄膜，同时需要一定的化学工艺制备纳米金属溶液，相对复杂。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法。
[0008]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法，包括如下步骤:
(1)在基体上涂覆一层导电银墨水；
(2)将浸润后的基体在160-230°的温度下烧结30-50分钟，然后自然冷却至室温，即可制得表面增强拉曼散射活性基底。
[0009]作为上述方法的优选实施方式，所述基体为滤纸、具有表面粗糙度的纸张、经过表面微纳处理的硅基中的其中一种。
[0010]作为上述方法的优选实施方式，所述步骤(2)具体为:将浸润后的基体悬挂于预热后的温控电烤炉中，在160-230°的温度下烧结30-50分钟，然后关闭温控电烤炉，自然冷却至室温，即可制得表面增强拉曼散射活性基底。
[0011]作为上述方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，将浸润后的基体在160°的温度下烧结30分钟。
[0012]作为上述方法的优选实施方式，所述步骤(I)按如下方法进行:使用滴管取样法在基体的部分区域上涂覆导电银墨水。
[0013]作为上述方法的优选实施方式，所述步骤(I)按如下方法进行:使用浸润法将基体浸入导电银墨水中静置1-5分钟，以使整片基体上都涂覆上导电银墨水。
[0014]作为上述方法的优选实施方式，所述基体为定量慢速滤纸。
[0015]本发明相比现有技术具有以下优点:
本发明提供的一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法，综合利用烧结技术和基体材料的表面显微结构来制备纳米银的优势，在基体尤其是滤纸表面制备具有特定微纳结构的镀银层，获得了性能稳定可靠的SERS活性基底，可用于纳米材料科学、生物学和环境学等方面的痕量检测。且利用烧结技术制备，工艺简单，无需复杂的化学设备，生产成本低，产出率高；同时适合在多种具有微纳结构的材料表面上制备SERS活性基底，应用范围广泛。
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例一中的SERS活性基底的一个扫描电镜图。
[0017]图2是本发明实施例一中的SERS活性基底的另一个扫描电镜图。
[0018]图3是在本发明实施例一中的SERS活性基底上，浓度为5pM的R6G发射的SERS光谱。
[0019]图4是本发明实施例一中的SERS强度与R6G溶液浓度之间的关系图。
【具体实施方式】
[0020]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0021 ] 实施例一
本实施例公开了一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法，包括如下步骤:
(1)在基体上涂覆一层导电银墨水，本实施例中使用的导电银墨水是昆山海斯电子有限公司生产的SC-100导电银墨水，基体选用的是定量慢速滤纸，当然除了定量慢速滤纸以外，也可以选用其他具有表面粗糙度的纸张或是经过表面微纳处理的硅基，涂覆方式为:使用浸润法将基体浸入导电银墨水中静置I分钟，以使整片基体上都涂覆上导电银墨水；
(2)将浸润后的基体悬挂于预热后的温控电烤炉中，在160的温度下烧结30分钟，然后关闭温控电烤炉，自然冷却至室温，即可制得表面增强拉曼散射活性基底。
[0022]用扫描电镜(SEM)对本实施例制得的SERS活性基底表面进行扫描分析，得到的SERS活性基底的扫描电镜图如图1、图2所示。从图1、图2可以看出，镀银层表面具有大量的微纳显微结构。这种微纳级粗糙的表面结构是产生SERS信号的主要条件。
[0023]将罗丹明6G(R6G)溶解于乙醇溶液中，制备成一定浓度的R6G溶液。使用取液器将浓度为5pM的10微升R6G溶液滴在上述制得的SERS活性基底上。然后根据实验室搭建的基于iHR550光谱仪的拉曼测试系统，在激光光波长为532纳米的激光激发下，测量SERS活性基底表面上R6G发射的SERS光谱，测得的SERS光谱如图3所示。进一步改变R6G溶液的浓度，测试了拉曼光谱强度与R6G溶液浓度的对应关系，如图4所示。测试结果表明，该实施例制备的SERS活性基底的检测极限可达的极限浓度为10—12M。
[0024]实施例二
本实施例公开了一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法，包括如下步骤:
(1)在基体上涂覆一层导电银墨水，所述基体为滤纸、具有表面粗糙度的纸张、经过表面微纳处理的硅基中的其中一种，涂覆方式为:用滴管取样法在基体的部分区域上涂覆导电银墨水；
(2)将浸润后的基体悬挂于预热后的温控电烤炉中，在230°的温度下烧结40分钟，然后关闭温控电烤炉，自然冷却至室温，即可制得表面增强拉曼散射活性基底。
[0025]实施例三
本实施例公开了一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法，包括如下步骤:
(1)在基体上涂覆一层导电银墨水，所述基体为滤纸、具有表面粗糙度的纸张、经过表面微纳处理的硅基中的其中一种，涂覆方式为:使用浸润法将基体浸入导电银墨水中静置5分钟，以使整片基体上都涂覆上导电银墨水；
(2)将浸润后的基体悬挂于预热后的温控电烤炉中，在190°的温度下烧结50分钟，然后关闭温控电烤炉，自然冷却至室温，即可制得表面增强拉曼散射活性基底。
[0026]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)在基体上涂覆一层导电银墨水； (2)将浸润后的基体在160-230°的温度下烧结30-50分钟，然后自然冷却至室温，即可制得表面增强拉曼散射活性基底。2.如权利要求1所述的一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，所述基体为滤纸、具有表面粗糙度的纸张、经过表面微纳处理的硅基中的其中一种。3.如权利要求1或2所述的一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为:将浸润后的基体悬挂于预热后的温控电烤炉中，在160-230°的温度下烧结30-50分钟，然后关闭温控电烤炉，自然冷却至室温，即可制得表面增强拉曼散射活性基底。4.如权利要求1或2所述的一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将浸润后的基体在160°的温度下烧结30分钟。5.如权利要求1或2所述的一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，所述步骤(I)按如下方法进行:使用滴管取样法在基体的部分区域上涂覆导电银墨水。6.如权利要求1或2所述的一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，所述步骤(I)按如下方法进行:使用浸润法将基体浸入导电银墨水中静置1-5分钟，以使整片基体上都涂覆上导电银墨水。7.如权利要求1或2所述的一种利用烧结技术制备表面增强拉曼散射活性基底的方法，其特征在于，所述基体为定量慢速滤纸。
【文档编号】G01N21/65GK106018378SQ201610309855
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】张开银, 王秋玲, 赵书涛, 张玉龙, 武山, 唐义甲, 吴言宁, 朱勇
【申请人】阜阳师范学院