Page 47 - 《精细化工》2022年第2期

第 2 期 黄 剑，等: 柔性表面增强拉曼散射基底分析检测农残进展 ·251·

银纳米孔复合结构的柔性 SERS 基底。

图 4 AgNRs 胶带制作及现场检测过程示意图 [43]
Fig. 4 Schematic illustration of the fabrication of AgNRs
tape and in-situ detection process of SERS-active
films [43]

鉴于聚合物材料价格低廉、易于加工，具有稳
定性、均匀性以及经济高效等优点，对于实现 SERS
基底的实际应用具有重要意义。在实际应用中，柔
性聚合物 SERS 基底分析检测不规则表面样品低浓
度待测组分，只需擦拭样品表面，可有效收集样品
表面的待测组分。在过去的 20 年中，人们在研究柔
性聚合物 SERS 活性基底膜的设计与制备方面付出

了巨大的努力，但仍然存在着诸多挑战。例如，如 图 5 不同浓度 MG 在石墨烯包裹 Ag 纳米阵列膜基底上的
何高度准确地控制等离子体纳米粒子在聚合物柔性 SERS [45]
Fig. 5 SERS of MG at different concentrations on graphene
SERS 基质的均匀分布，这对于制备高性能的刚性材 wrapped Ag array membrane substrate [45]
质 SERS 基底的研究也具有重要意义。
2.3 碳材料柔性 SERS 基底 自 1991 年 IIJIMA [47] 首次发现碳纳米管（CNT）
在 SERS 生物传感器领域中，使用碳基纳米材 以来，研究者对其进行了广泛的研究。CNT 是以不
料作为基底快速发展，如一维的碳纳米管、二维石 同方式卷起的石墨烯薄片。根据能带计算结果显示，
墨烯和三维碳纳米材料或碳基核壳纳米结构。其中， CNT 是金属化合物或零间隙半导体。因而，CNT 具
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石墨烯是一种由 sp 结合的碳原子，作为研究电磁增 有不同的电学性质，在电子器件中极具应用前景。
强的 SERS 基底发挥着至关重要的作用。石墨烯具 CNT 网络状的纳米孔结构提供了极大的比表面积，
有优异的分子吸附能力，能够彻底消除荧光背景， 利于金属纳米颗粒及探针分子的吸附。这种修饰有
可以作为一种独立研究电磁增强机理的 SERS 基底 [44] 。 贵金属纳米颗粒/CNT 的柔性基底已被广泛应用。
单独的石墨烯 SERS 基底的拉曼截面较小，SERS 增 XIN 等 [48] 利用简单的水热还原工艺将金纳米片
强效果不佳。相对而言，贵金属纳米结构有着电导 （AuNPLs）稼接至 CNT 表面，制备了 AuNPLs/CNT
率强、SERS 活性高等优点，成为目前 SERS 增强基 柔性 SERS 基底。这种新颖的基底对 R6G 的检测极
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底中最常用、研究最多的基底之一。因此，开发石 限低至 1×10 mol/L。这是由于 CNT 具有约 1000
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墨烯-贵金属纳米结构基底来构筑灵敏度高、稳定性 m /g 的高比表面积，为 CNT 提供了大量与金结合的
强的碳材料柔性复合 SERS 基底是研究的热点。 位置，从而在整个基底表面获得均匀而致密的“热
OUYANG 等 [45] 通过石墨烯包裹银纳米阵列制备了 点”。为了满足现实生活的应用需求，科研工作者致
SERS 柔性基底。该基底可用于 MG 的准确检测， 力于提高碳基材料的重现性和灵敏度。对于单壁碳
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增强因子高达 3.9×10 ，检测极限低至 2.7×10 mol/L 纳米管，利用简便的方法将其与金属纳米结构（Ag、
（如图 5 所示）。石墨烯是一种惰性材料，可阻止金 Au、Cu）进行结合，以此获得多功能性金属纳米粒
属纳米颗粒的氧化和腐蚀，并为金属纳米颗粒的均 子/单壁碳纳米管复合基底。DAS 等 [49] 用多元醇还原
匀沉积提供了一个支撑平面，极大地提高了 SERS 法合成均匀的银纳米线，通过与单壁碳纳米管耦合制
信号的均匀性和稳定性。刑豪健等 [46] 采用表面等离 备了高灵敏度的柔性 SERS 基底。该方法在等离子体
子体光刻技术在银膜上刻蚀出均匀的周期性纳米孔 耦合器件中为远程光激发的高质量 SERS 基底的制
阵列，将石墨烯转移至银纳米孔上形成有序石墨烯- 备提供了一种借鉴。