本發(fā)明涉及一種表面增強拉曼散射基底，具體涉及一種表面增強拉曼散射基底、其制備方法及其應(yīng)用，屬于分析化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

自Fleishmann在電化學(xué)粗糙的銀電極表面發(fā)現(xiàn)了吡啶的拉曼信號得到極大增強后，金屬納米粒子特異的表面增強光學(xué)性質(zhì)越來越受到人們的高度重視，尤其是金/銀納米粒子的表面增強作用可極大地提高分析檢測的靈敏度。金/銀納米粒子內(nèi)部自由電子在一定頻率的外界電磁場作用下規(guī)則運動而產(chǎn)生表面等離子體共振，由于等離子體激元局限在一個很小的區(qū)域，使得該區(qū)域的電場大大增強，利用這種強電場效應(yīng)，可使許多光學(xué)過程的效率得到顯著的提高，如表面增強拉曼、表面增強熒光和表面增強紅外。貴重金屬表面上的拉曼信號增強被稱為表面增強拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)。

一般情況下，SERS可以將拉曼分子的拉曼信號增強106倍，從而實現(xiàn)拉曼光譜的單個分子檢測。另外，由于SERS檢測能很好的保持樣品的原有狀態(tài)、不受樣品機制和背地的影響、圖譜峰寬較窄、具有獨特的分子指紋圖譜、可用于高溫、高壓環(huán)境等特點，目前已廣泛用于制藥、毒品鑒別、生物醫(yī)學(xué)、食品危害因子檢測等領(lǐng)域。

SERS通常使用的基底為金、銀或銅的納米粒子，或者這些材料的粗糙表面，鑒于SERS檢測離不開SERS基底，在SERS的應(yīng)用領(lǐng)域，制備出金銀合金納米粒子濃度高，分散性好，適用波長范圍廣泛，綜合性能優(yōu)的SERS基底是至關(guān)重要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種金銀合金納米粒子濃度高，分散性好，適用波長范圍廣泛，綜合性能優(yōu)的表面增強拉曼散射基底及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

本發(fā)明的又一目的在于提供前述表面增強拉曼散射基底的用途，例如，其在制藥、毒品鑒別、生物醫(yī)學(xué)、食品危害因子檢測中的用途。

為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實施例提供了一種表面增強拉曼散射基底的制備方法，包括以下步驟：

利用3-氨丙基三乙氧基硅烷在基片上修飾活性氨基，之后將所述基片浸泡于葡萄串樣納米粒子分散液中，獲得表面增強拉曼散射基底。

在一較佳實施方案之中，該制備方法包括：以蛋白修飾的納米銀三角片作為模板，并以氯金酸作為氧化劑，抗壞血酸作為還原劑，通過伽凡尼取代反應(yīng)制備葡萄串樣納米粒子。

在一更為優(yōu)選的實施方案之中，該制備方法具體包括：

(a)將牛血清蛋白加入尺寸為20-25nm的納米銀三角溶液中混合均勻，使形成的混合溶液中牛血清蛋白的濃度為0.1-5mg/mL，且牛血清蛋白與納米銀三角的摩爾比為10:1～40:1，并靜置過夜；

(b)向步驟(a)所獲混合反應(yīng)溶液中加入抗壞血酸，使形成的混合物中抗壞血酸的濃度為0.2mM～10mM，之后以0.2mL/min～1.5mL/min的速度注入濃度為0.1mM～0.5mM的HAuCl₄溶液，獲得葡萄串樣納米粒子，其粒徑為25nm～45nm。

所述葡萄串樣納米粒子(GCNPs)具有比表面積大、吸收光譜寬、分散性良好等特性。

其中，所述納米銀三角可以采用常規(guī)方法制備，例如可參考Zhang，Q.；Li，N.；Goebl,J.；Lu，Z.；Yin，Y.J.Am.Chem.Soc.2011，133，18931-18939等文獻制備。

優(yōu)選的，所述基片包括硅片。

更為優(yōu)選的，該制備方法具體包括：

(a)將硅片先在超純水中超聲10-30min，再在丙酮中超聲10-30min，然后將硅片置于新配制的、主要由體積比為3：1的濃硫酸與30wt％的過氧化氫溶液形成的洗液中浸泡2-12h，之后用超純水、乙醇依次充分沖洗，再氮氣吹干；

(b)將經(jīng)過步驟(a)處理過的硅片置于濃度為10wt％的3-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中浸泡8-24h，之后在乙醇中超聲2-6次，再氮氣吹干。

在一較佳實施方案之中，將所獲葡萄串樣納米粒子分散液濃縮5-20倍，然后將表面修飾有活性氨基的硅片置于濃縮的葡萄串樣納米粒子分散液中浸泡12-36h，獲得表面增強拉曼散射基底。

本發(fā)明實施例還提供了前述方法制備的表面增強拉曼散射基底，包括：基片以及鍵接于所述基片上的葡萄串樣納米粒子。

所述表面增強拉曼散射基底材料具有適用激發(fā)波長寬、表面拉曼增強效應(yīng)強等優(yōu)點。

相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供了前述表面增強拉曼散射基底在制藥、毒品鑒別、生物醫(yī)學(xué)或食品危害因子檢測中的用途。

具體的，本發(fā)明實施例還提供了一種樣品檢測方法，其包括：

提供前述表面增強拉曼散射基底；

將待檢測樣品施加在所述的表面增強拉曼散射基底上，并以拉曼光譜儀進行檢測，記錄檢測結(jié)果，實現(xiàn)對樣品的檢測。

在一更為具體的實施案例之中，所述樣品檢測方法包括以下具體步驟：

(1)提供一系列不同濃度的標準樣品溶液，并以所述標準樣品溶液采用的溶劑作為空白對照體系；

(2)分別取所述空白對照體系和所述的一系列不同濃度的標準樣品溶液施加在所述表面增強拉曼散射基底上，并通過拉曼光譜儀進行測試，記錄檢測結(jié)果，建立拉曼檢測信號強度與標準樣品溶液的濃度之間的標準對應(yīng)曲線；

(3)取待檢測樣品溶液施加在所述表面增強拉曼散射基底上，并通過拉曼光譜儀進行測試，記錄檢測結(jié)果；

(4)將待檢測樣品的檢測結(jié)果與所述標準對應(yīng)曲線對照，從而計算出待檢測樣品的濃度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點包括：

1.本發(fā)明將基片用體積比為3：1的濃硫酸與30wt％的過氧化氫溶液形成的洗液清洗，并用3-氨丙基三乙氧基硅烷修飾活性氨基，修飾后的基片浸泡于葡萄串樣納米粒子分散液中，獲得表面增強拉曼散射基底，制備工藝簡單，成本低廉，易于實施；

2.本發(fā)明制得的表面增強拉曼散射基底，具有金銀合金納米粒子濃度高，分散性好，適用激發(fā)波長寬，靈敏度高，重復(fù)性好，表面拉曼增強效應(yīng)強，綜合性能優(yōu)等優(yōu)點；

3.本發(fā)明制得的表面增強拉曼散射基底可廣泛應(yīng)用于制藥、毒品鑒別、生物醫(yī)學(xué)、食品危害因子檢測等領(lǐng)域，尤其是在樣品濃度檢測中，成本低廉，檢測精準，靈敏度高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1中納米銀三角片的TEM圖；

圖2是本發(fā)明實施例1中葡萄串樣納米粒子(GCNPs)的TEM圖；

圖3是本發(fā)明實施例1中表面增強拉曼散射基底的SEM圖；

圖4是本發(fā)明實施例1中對巰基苯胺表面拉曼增強效應(yīng)分析曲線圖；

圖5a、圖5b分別為本發(fā)明實施例2中應(yīng)用本發(fā)明制備的表面增強拉曼散射基底檢測福美雙溶液的拉曼光譜圖以及標準對應(yīng)曲線。

具體實施方式

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本案發(fā)明人經(jīng)長期研究和大量實踐，得以提出本發(fā)明的技術(shù)方案。如下將對該技術(shù)方案、其實施過程及原理等作進一步的解釋說明。

本發(fā)明實施例提供了一種表面增強拉曼散射基底的制備方法，包括以下步驟：

利用3-氨丙基三乙氧基硅烷在基片上修飾活性氨基，之后將所述基片浸泡于葡萄串樣納米粒子分散液中，獲得表面增強拉曼散射基底。

在一較佳實施方案之中，該制備方法包括：以蛋白修飾的納米銀三角片作為模板，并以氯金酸作為氧化劑，抗壞血酸作為還原劑，通過伽凡尼取代反應(yīng)制備葡萄串樣納米粒子。

在一更為優(yōu)選的實施方案之中，該制備方法具體包括：

(a)將牛血清蛋白加入尺寸為20-25nm的納米銀三角溶液中混合均勻，使形成的混合溶液中牛血清蛋白的濃度為0.1-5mg/mL，且牛血清蛋白與納米銀三角的摩爾比為10:1～40:1，并靜置過夜；

(b)向步驟(a)所獲混合反應(yīng)溶液中加入抗壞血酸，使形成的混合物中抗壞血酸的濃度為0.2mM～10mM，之后以0.2mL/min～1.5mL/min的速度注入濃度為0.1mM～0.5mM的HAuCl₄溶液，獲得葡萄串樣納米粒子，其粒徑為25nm～45nm。

所述葡萄串樣納米粒子(GCNPs)具有比表面積大、吸收光譜寬、分散性良好等特性。

其中，所述納米銀三角可以采用常規(guī)方法制備，例如可參考Zhang，Q.；Li，N.；Goebl,J.；Lu，Z.；Yin，Y.J.Am.Chem.Soc.2011，133，18931-18939等文獻制備。

優(yōu)選的，所述基片包括硅片。

更為優(yōu)選的，該制備方法具體包括：

(a)將硅片切成1-3cm*1-3cm的碎片，先在超純水中超聲10-30min，再在丙酮中超聲10-30min，然后將硅片置于新配制的、主要由體積比為3：1的濃硫酸與30wt％的過氧化氫溶液形成的洗液中浸泡2-12h，之后用超純水、乙醇依次充分沖洗，再氮氣吹干；

(b)將經(jīng)過步驟(a)處理過的硅片置于3-氨丙基三乙氧基硅烷的質(zhì)量濃度為10％的乙醇溶液中浸泡8-24h，之后在乙醇中超聲2-6次，再氮氣吹干。

在一較佳實施方案之中，將所獲葡萄串樣納米粒子分散液濃縮5-20倍，然后將表面修飾有活性氨基的硅片置于濃縮的葡萄串樣納米粒子分散液中浸泡12-36h，獲得表面增強拉曼散射基底。

本發(fā)明實施例還提供了前述方法制備的表面增強拉曼散射基底，包括：基片以及鍵接于所述基片上的葡萄串樣納米粒子。

所述表面增強拉曼散射基底材料具有適用激發(fā)波長寬、表面拉曼增強效應(yīng)強等優(yōu)點。

相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供了前述表面增強拉曼散射基底在制藥、毒品鑒別、生物醫(yī)學(xué)或食品危害因子檢測中的用途。

具體的，本發(fā)明實施例還提供了一種樣品檢測方法，其包括：

提供前述表面增強拉曼散射基底；

將待檢測樣品施加在所述的表面增強拉曼散射基底上，并以拉曼光譜儀進行檢測，記錄檢測結(jié)果，實現(xiàn)對樣品的檢測。

在一更為具體的實施案例之中，所述樣品檢測方法包括以下具體步驟：

(1)提供一系列不同濃度的標準樣品溶液，并以所述標準樣品溶液采用的溶劑作為空白對照體系；

(2)分別取所述空白對照體系和所述的一系列不同濃度的標準樣品溶液施加在所述表面增強拉曼散射基底上，并通過拉曼光譜儀進行測試，記錄檢測結(jié)果，建立拉曼檢測信號強度與標準樣品溶液的濃度之間的標準對應(yīng)曲線；

(3)取待檢測樣品溶液施加在所述表面增強拉曼散射基底上，并通過拉曼光譜儀進行測試，記錄檢測結(jié)果；

(4)將待檢測樣品的檢測結(jié)果與所述標準對應(yīng)曲線對照，從而計算出待檢測樣品的濃度。

在一更為具體的實施案例之中，所述樣品檢測方法包括以下具體步驟：

(1)以甲醇作為溶劑配置一系列不同濃度的福美雙標準溶液，并以甲醇作為空白對照體系；

(2)分別取空白對照體系以及福美雙標準溶液各5-20μL，滴加在所述表面增強拉曼散射基底上，然后設(shè)定拉曼光譜儀的參數(shù)，測定福美雙標準溶液于1377cm^-1處特征吸位移處的表面增強拉曼散射峰強度值為I，同時測定空白對照體系的表面增強拉曼散射峰強度值為I₀，計算得ΔI＝I-I₀；

(3)以ΔI與相應(yīng)的福美雙標準溶液的濃度關(guān)系，建立拉曼強度與福美雙標準溶液之間的標準對應(yīng)曲線；

(4)以甲醇為溶劑配置未知濃度的待檢測樣品，取待檢測樣品5-20μL，滴加在所述表面增強拉曼散射基底上，然后設(shè)定拉曼光譜儀的參數(shù)，測定待檢測樣品于1377cm^-1處特征吸位移處的表面增強拉曼散射峰強度值為I_樣品，計算得ΔI_樣品＝I_樣品-I₀；

(5)將待檢測樣品的ΔI_樣品與所述標準對應(yīng)曲線對照，從而計算出待檢測樣品中福美雙的濃度。

以下通過若干實施例并結(jié)合附圖進一步詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。然而，所選的實施例僅用于說明本發(fā)明，而不限制本發(fā)明的范圍。

下述實施例中，如無特殊說明所用方法均為常規(guī)方法。

實施例1

表面增強拉曼散射基底的制備

(1)葡萄串樣納米粒子(GCNPs)的制備：

(a)納米銀三角的制備：將包含有400μL，0.01M的硝酸銀溶液，600μL，0.1M的檸檬酸三鈉溶液，96μL，30wt％的H₂O₂的40mL水溶液體系，于室溫下強力攪拌10min，然后，快速注入400μL，0.1M的硼氫化鈉溶液；納米銀三角片的TEM圖如圖1所示；

(b)將200μL，10mg/mL的牛血清蛋白溶液加入到納米銀三角膠體溶液中，混合均勻，并靜置過夜；

(c)取8.2mL上述混合溶液，加入825μL，0.015M的L-抗壞血酸，再將10mL，0.08mM的HAuCl₄以1mL/min的速度注射加入，得到葡萄串樣納米粒子(GCNPs)。

制得的葡萄串樣納米粒子(GCNPs)的TEM圖如圖2所示。

(2)硅片處理：

(a)將硅片切成1cm*1cm碎片，置于在超純水中超聲15min，接著浸在丙酮中超聲15min。然后將硅片置于新配置的食人魚洗液(濃硫酸：30wt％過氧化氫體積比為3：1)中浸泡3h，再用超純水充分沖洗，隨后用乙醇沖洗，氮氣吹干；

(b)將上述處理過的硅片浸泡在10％的3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)乙醇溶液中12h，用乙醇超聲3次，最后用氮氣吹干。

(3)硅片吸附GCNPs：

將按照步驟(1)制備的GCNPs溶液濃縮10倍，將步驟(2)處理過的硅片浸泡在濃縮后的GCNPs溶液中24h，即獲得表面增強拉曼散射基底，其SEM圖如圖3所示。

(4)基底的表面拉曼增強效應(yīng)分析：

配置不同濃度的對巰基苯胺(4-ATP)乙醇溶液；取10μL的4-ATP溶液滴加在上述的GCNPs修飾的基底上，在拉曼光譜儀上，掃描其表面增強拉曼光譜強度，結(jié)果如圖4所示。

實施例2

待檢測樣品中福美雙濃度的檢測

(1)用甲醇配置一系列不同濃度的福美雙標準溶液；

(2)以甲醇作為空白對照體系；

(3)分別取空白對照體系以及福美雙標準溶液各10μL滴加在實施例1制備的表面增強拉曼散射基底上，在拉曼光譜儀上，設(shè)定儀器參數(shù)，掃描獲得表面增強拉曼光譜，測定福美雙標準溶液在1377cm^-1處的表面增強拉曼散射峰強度值為I，同時測定空白對照體系的表面增強拉曼散射峰強度值為I₀，計算ΔI＝I-I₀；

(4)以ΔI對福美雙標準溶液的濃度關(guān)系作出標準對應(yīng)曲線，如圖5a與圖5b所示；

(5)將待檢測樣品分析溶液按步驟(3)的方法測定待檢測樣品分析溶液的表面增強拉曼散射峰強度值為I_樣品，計算得ΔI_樣品＝I_樣品-I₀；

(6)依據(jù)步驟(4)的標準對應(yīng)曲線，即計算出待檢測樣品中福美雙的濃度。

綜上所述，藉由本發(fā)明的技術(shù)方案，將基片用體積比為3：1的濃硫酸與30wt％的過氧化氫的洗液清洗，并用3-氨丙基三乙氧基硅烷修飾活性氨基，修飾后的基片浸泡于葡萄串樣納米粒子分散液中，獲得表面增強拉曼散射基底，制備工藝簡單，成本低廉，易于實施；制得的基底具有金銀合金納米粒子濃度高，分散性好，適用激發(fā)波長寬，靈敏度高，重復(fù)性好，表面拉曼增強效應(yīng)強，綜合性能優(yōu)等優(yōu)點；可廣泛應(yīng)用于制藥、毒品鑒別、生物醫(yī)學(xué)、食品危害因子檢測等領(lǐng)域，尤其是在樣品濃度檢測中，成本低廉，檢測精準，靈敏度高。

應(yīng)當理解，以上所述的僅是本發(fā)明的一些實施方式，應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出其它變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。