一種氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底及制備方法和應用與流程

本發明屬于拉曼檢測領域，涉及一種氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底及制備方法和應用。

背景技術：

拉曼增強技術作為一種無標記的分析檢測手段，由于其極高的靈敏度，近幾年來引起了科研人員的廣泛關注。科研人員已經做了大量的工作以獲得靈敏度高、穩定性好、均一穩定的拉曼增強基底。研究表明，三維拉曼增強基底相比二維增強基底而言，具有較大的比表面積，因而可以增加熱點的數量，同時非常利于待測分子的吸附，因此可以獲得高靈敏度的拉曼增強信號。目前三維拉曼增強基底主要采用光刻工藝獲得，該方法制備過程較為繁瑣，生產成本較高而且效率不高，因此限制了其發展。

單一的金屬作為拉曼增強基底材料，雖然可以獲得一定的拉曼增強效果，但是其電磁增強效果有限，靈敏度受限，而且金屬表面極易被氧化，拉曼增強信號的穩定性不好。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底及制備方法和應用。本發明操作簡單、成本低，可實現三維拉曼增強基底的批量化制備，而且獲得的拉曼增強信號靈敏度高、穩定性好、均一性高。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底，所述增強基底從下到上依次包括金字塔形硅基底、銀納米顆粒層和氧化石墨烯層。

三維金字塔形硅具有周期性的表面結構和較大的比表面積，可以增加熱點數量，提高拉曼增強的靈敏度；銀納米顆粒相比較其他金屬顆粒而言，靈敏度更高，其表面易氧化的不穩定性可通過氧化石墨烯層得到解決；且氧化石墨烯還具有生物兼容性好、化學穩定性高的優點，其表面存在的功能團更易于實現對其表面的特異性修飾，從而實現對生物分子的特異性檢測。

一種氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底的制備方法，包括以下步驟：

(1)將基底材料打磨預處理，制備金字塔形硅基底；(2)向金字塔形硅基底涂覆銀納米顆粒溶液；(3)繼續涂覆氧化石墨烯溶液，烘烤，即得。第一次實現了氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅復合型三維拉曼增強基底的制備。

進一步的，所述的硅基底材料為單晶硅。

進一步的，所述步驟(1)制備金字塔形硅基底的方法為濕法腐蝕工藝。

進一步的，所述步驟(2)銀納米顆粒溶液為直徑均一的銀納米顆粒的分散液。

優選的，所述的銀納米顆粒的直徑為5-50nm。

進一步地，所述步驟(3)中氧化石墨烯溶液涂覆的過程為立刻dip-coating方法。

上述制備的三維拉曼增強基底在獲得分子拉曼增強光譜中的應用。

本發明的有益效果：(1)本發明第一次實現了基于氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底的制備。

(2)本發明的制備方法操作簡單，省去了繁瑣的步驟，無毒無污染，可實現三維拉曼增強基底的批量化制備。

(3)本發明的金字塔形硅具有周期性的表面結構，比表面積較大，增加了熱點數量，提高了拉曼增強的靈敏度，同時硅基材料反射率較高、生物兼容性更好、表面易于裁剪而且易于功能化修飾；采用氧化石墨烯與銀納米顆粒層結合，一方面保護了銀納米顆粒層的氧化，另一方面由于氧化石墨烯生物兼容性好，化學穩定性高，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團使得氧化石墨烯更易于實現對其表面的特異性修飾，從而可實現對生物分子的特異性檢測。

(4)本發明提供的氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底，有效的綜合了氧化石墨烯、銀納米顆粒及金字塔形硅三者的優勢，獲得的拉曼增強信號靈敏度高、穩定性好、均一性高。

附圖說明

圖1為本發明制備氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底的示意圖；

圖2為本發明實施例1制備氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底的掃描電子顯微鏡圖像；

圖3為本發明實施例1制備的氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底獲得R6G分子的拉曼增強光譜；

圖4為本發明實施例2制備的氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底獲得腺苷分子的拉曼增強光譜。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。所述材料如無特別說明均能從公開商業途徑而得。

實施例1

一種氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底，所述增強基底從下到上依次包括金字塔形硅基底、銀納米顆粒層和氧化石墨烯層。其制備方法包括以下制備步驟：

1.利用濕法腐蝕工藝處理單晶硅表面，制得金字塔形硅基底；

2.將直徑為5nm均一的銀納米顆粒分散液涂覆到硅基表面，得到銀納米顆粒/金字塔形硅表面；

3.立刻將氧化石墨烯分散液dip-coating到銀納米顆粒/金字塔形硅表面；

4.烘烤處理，即得到氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底。

實施例2

一種氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底，所述增強基底從下到上依次包括金字塔形硅基底、銀納米顆粒層和氧化石墨烯層。其制備方法包括以下制備步驟：

1.利用濕法腐蝕工藝處理單晶硅表面，制得金字塔形硅基底；

2.將直徑為50nm均一的銀納米顆粒分散液涂覆到硅基表面，得到銀納米顆粒/金字塔形硅表面；

3.立刻將氧化石墨烯分散液dip-coating到銀納米顆粒/金字塔形硅表面；

4.烘烤處理，即得到氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底。

制備氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底的方法示意圖如圖1所示。圖2為本發明實施例制備的氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底的掃描電子顯微鏡圖像，從該圖可以看出：(1)制備的三維增強基底具有典型的金字塔形結構；(2)成功的實現了氧化石墨烯、銀納米顆粒和金字塔形硅的復合。

實施例3

將由實施例1制備的氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底用于獲取R6G分子的拉曼增強光譜。

圖3為本發明制備氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底獲得R6G分子的拉曼增強光譜，從該圖可以看出：利用制備的三維拉曼增強基底獲得了靈敏度高、穩定性好、均一性高的R6G分子的拉曼增強光譜。

實施例4

將由實施例2制備的氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底用于獲取腺苷分子的拉曼增強光譜。

圖4為本發明制備氧化石墨烯/銀納米顆粒/金字塔形硅三維拉曼增強基底獲得腺苷分子的拉曼增強光譜，從該圖可以看出：利用制備的三維拉曼增強基底獲得了靈敏度高、穩定性好、均一性高的腺苷分子的拉曼增強光譜。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。