CN108072641A - 表面增强拉曼散射基底材料的制备方法及气体检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光拉曼检测技术领域，涉及表面增强拉曼散射基底材料的制备方法及应用。表面增强拉曼散射基底材料的制备方法，包括下列步骤：(1)利用还原剂将金属化合物还原，得到树枝状金属纳米晶；(2)将树枝状金属纳米晶置于含有功能化修饰分子的醇溶液中浸泡，处理得到功能化修饰的树枝状金属纳米晶的悬浊液；(3)将步骤(2)功能化修饰的树枝状金属纳米晶的悬浊液滴加到固体基片上，蒸发溶剂，即得表面增强拉曼散射基底材料。该制备方法简单、节省能耗，并且所得的表面增强拉曼散射基底材料可实现高灵敏度的SERS检测。

Description

表面增强拉曼散射基底材料的制备方法及气体检测的方法

技术领域

本发明属于激光拉曼检测技术领域，具体涉及表面增强拉曼散射基底材料的制备方法及气体检测的方法。

背景技术

人体组织细胞的代谢，产生挥发性有机气体(VOCs)，因此人体呼出物中的VOCs情况可以反映人体的健康水平。肺癌病人的VOCs表达与常人差异较大。因此，通过检测呼出物VOCs的含量有望成为肺癌早期新型、快速、无损的一种筛查手段，能够为肺癌患者的治疗争取宝贵时间，减轻患者的痛苦，并有助于抗癌治疗的顺利完成。醛类物质是人体呼出物中的VOCs中重要的一类，可以作为呼吸的标志物来判断组织细胞的代谢情况，进而实现对肺癌的早期诊断。

目前，对人体呼出气体的分析检测主要有气相色谱法、气相色谱-质谱联用技术、离子迁移谱法、热解析仪联合气相色谱法等方法。但是这些方法中样品处理耗时费力、环境干扰大，难以排除，重现性不好，并且这些设备价格比较昂贵、成本高，难以在临床诊断中得到广泛应用。

表面增强拉曼散射(SERS)是一种根据分子的振动和转动得到有关分子结构的信息，从而实现待测分子指纹性检测的分析技术。因为其具有灵敏度高、特异性强、原位无损检测等诸多优点，因而广泛应用于物理、化学、生物、医疗、材料科学等领域。但是SERS检测气体存在两方面的问题：一是由于气体分子运动快，在平面基底表面上很难吸附；二是当前的SERS气体检测主要针对的是拉曼活性分子，对于拉曼活性强度较弱的分子难以实现SERS检测。

因此，如何实现灵敏地检测拉曼非活性气体分子、制备增强气体分子吸收率的SERS基底和改善SERS检测手段有待进一步研究。

中国专利申请CN104819975A公开了一种滤纸基树枝状银表面增强拉曼散射活性基底及其制备方法，其制备获得了可以有效地增强表面拉曼散射的、具有树枝状结构的银，可以就直接用于SERS基底，具有较多优点。但是其制备方法采用的是化学电解的方法，耗费电能，并且化合电解液的配制较繁琐，操作不够简单，有待进一步改善。

中国专利申请CN105606585A公开了一种呼吸传感器及其制备方法与应用，其制备的呼吸传感器用于早期胃癌的诊断，和现有技术的普通测试手段相比，简洁方便，测试周期相对较短，带来了一定的有益效果。但是，该呼吸传感器的制备中涉及利用肼作为还原剂来还原氧化石墨烯的处理，难以确保各批次制备的呼吸传感器质量的一致性，制备方法的可靠性有待商榷。

目前亟需一种能够简便可靠地制备用作SERS气体检测的表面增强拉曼散射基底材料的方法。

发明内容

本发明的第一目的在于提供表面增强拉曼散射基底材料的制备方法，所述制备方法简单可靠，操作步骤少，并且制备所得的表面增强拉曼散射基底材料在检测VOCs时表现出较高的灵敏度，尤其针对醛类分子的检测特别有效和准确，可以用于对肺癌患者呼吸标志物气体的捕获、吸附和特异性定量检测，能够大大缩短检测的周期和费用，为患者身体健康情况的及时诊断提供了有效可行的途径。

为了解决以上所述的技术问题，本发明技术方案的基本思路为：

表面增强拉曼散射基底材料的制备方法，包括下列步骤：

(1)利用还原剂将金属化合物还原，得到树枝状金属纳米晶；

(2)将树枝状金属纳米晶置于含有功能化修饰分子的醇溶液中浸泡，处理得到功能化修饰的树枝状金属纳米晶的悬浊液；

(3)将步骤(2)的功能化修饰的树枝状金属纳米晶的悬浊液滴加到固体基片上，蒸发溶剂，即得表面增强拉曼散射基底材料。

本发明所述的固体基片可以选自玻璃、导电玻璃或金属或硅片，优选为单晶硅片。

优选地，所述功能化修饰分子选自4-氨基苯硫酚、4-羟基苯硫酚或2-羧基苯硫酚中的一种或几种，优选为4-氨基苯硫酚。

优选地，所述步骤(2)将树枝状银纳米晶置于含有功能化修饰分子的醇溶液中浸泡，过滤并且用醇溶剂冲洗数次以除去未反应的功能化分子，得到功能化修饰的树枝状银纳米晶；将功能化修饰的树枝状银纳米晶分散于醇溶剂或水中，得到功能化修饰的树枝状银纳米晶的悬浊液。

采用以上所述的制备方法得到包括树枝状金属纳米晶的表面增强拉曼散射基底材料，该表面增强拉曼散射基底材料可以形成数目众多的“空腔”，根据“空腔涡流效应”，该金属纳米晶可以大量吸附、富积气体分子，提高气体分子的吸附率，增强SERS效果，实现痕量气体的SERS检测。所述树枝状金属纳米晶经过功能化修饰后，可以针对性地提高对肺癌患者呼吸标志物气体的捕获率，检测下限可以低至10ppb，增加肺癌病症情况侦测的准确性，实现了对肺癌患者呼吸气体标志物的捕获、吸附和特异性定量检测。并且该制备方法步骤简单，重复性好，易于操作。

功能化修饰分子选自4-氨基苯硫酚、4-羟基苯硫酚和2-羧基苯硫酚中的一种或几种，这些功能化修饰分子易于与醛类分子结合并发生化学反应，可以促进有效地捕获醛类分子，增强对醛类分子的灵敏度。而醛类分子是肺癌患者呼吸气体标志物中的主要组成部分，因此采用所述的功能化分子可以提高检测肺癌患者呼吸气体标志物的灵敏度。其中，4-氨基苯硫酚的效果相对更优。

优选地，所述金属化合物为含有金或银或铜的化合物，优选为银的化合物，更优选为硝酸银。

硝酸银含银量高，且易溶于水，易被还原并制备成具有树枝状结构的银纳米晶。

利用上述的金属化合物可以对应得到的树枝状金属纳米晶为金或银或铜纳米晶，优选地，所述树枝状金属纳米晶为银纳米晶。金或银或铜的电磁场耦合效果更好，可显著增强SERS效果，有助于实现基底材料的痕量气体SERS检测，其中，银的效果相对更好。

优选地，含有金或银或铜元素的化合物选自氯金酸、硝酸银、氯化银、硫酸银、硝酸铜、氯化铜或硫酸铜中的一种或几种。

优选地，所述含有金或银或铜元素化合物的水溶液浓度为0.1～50mg/mL。

优选地，所述含有金或银或铜元素的可溶于水的化合物为硝酸银水溶液，并且所述硝酸银水溶液的浓度为0.2～50mg/mL。

优选地，所述的醇溶液为乙醇溶液。乙醇作为溶剂具有较为广泛的溶解性，其无毒无害，后处理更加方便，并且乙醇容易挥发，不会在最终的金属纳米晶中残留。

优选地，所述步骤(1)为：

将作为还原剂的金属片放置到含有金或银或铜元素的化合物水溶液中，进行置换反应，得到树枝状金属纳米晶。

本领域普通技术人员应当理解作为还原剂的金属片的金属元素活泼性比含有金或银或铜元素的化合物中对应的金属元素强。

优选地，所述还原剂选自镁金属片、铝金属片、锌金属片、铁金属片、锡金属片、铅金属片或铜金属片中的一种或几种。

优选地，所述含有功能化修饰分子的乙醇溶液的浓度为10^-6M～10^-2M，优选为10^-5M～10^-3M。M为化学技术领域中常用的浓度单位，M＝mol/L。

在此浓度范围内树枝状金属纳米晶表面的功能化分子吸附更易达到饱和状态，拉曼信号强度最佳，使气体检测的结果更加准确可靠。

优选地，所述步骤(3)在水蒸气的气氛下缓慢蒸发溶剂。

在水蒸气的气氛下进行蒸发可以使树枝状金属纳米晶在固体基片的表面成型更加完好，有利于形成更多的空腔，获得吸附性能更加优异的表面增强拉曼散射基底材料，增强SERS效果，提高其捕获待测气体分子的能力，提高检测灵敏度和准确度。

优选地，所述的表面增强拉曼散射基底材料的制备方法，包括下列步骤：

(1)将还原剂金属铜片放入硝酸银水溶液中，反应后离心过滤，得到树枝状银纳米晶；

(2)将树枝状银纳米晶置于含有功能化修饰分子的乙醇溶液中浸泡，过滤并用乙醇冲洗以除去未反应的功能化分子，得到功能化修饰的树枝状银纳米晶，将功能化修饰的树枝状银纳米晶分散于乙醇或水中，得到功能化修饰的树枝状银纳米晶的悬浊液；

(3)将步骤(2)的功能化修饰的树枝状银纳米晶的悬浊液滴加到单晶硅片上，蒸发溶剂，即得表面增强拉曼散射基底材料。

该制备方法尽可能地降低了制备成本，制备金属纳米晶时耗费的能量低，并且所得的纳米金属晶的形态性质较好，具有较多的空腔，增强SERS效应，提高捕获气体分子的效率。

优选地，所述功能化修饰的树枝状银纳米晶的悬浊液浓度为5mg/mL～50mg/mL。

优选地，所述单晶硅片的尺寸为0.1cm*0.1cm～2cm*2cm，更优选为0.3cm*0.3cm或0.5cm*0.5cm或0.9cm*0.9cm。

更优选地，所述步骤(1)中硝酸银水溶液的反应时间为10min-180min。

最优选地，硝酸银水溶液的浓度为1.65～17mg/mL。

采用以上所述浓度的硝酸银水溶液，得到具有树枝结构的银纳米晶的反应时间更短。

本发明所述的表面增强拉曼散射基底材料的制备方法和现有技术中的方法相比具有下列有益效果：

工艺简单，步骤少，重复性和可靠性高，并且不需要耗费电能或其他辅助能源，成本低廉。另外，制备所得的表面增强拉曼散射基底材料中的树枝状金属纳米晶形状规整且具有众多可富集大量待测分子的腔体，有利于提高气体检测的准确度和灵敏度，可实现痕量气体的SERS检测。

本发明的第二重要目的在于提供一种采用以上所述的任意一种制备方法获得的表面增强拉曼散射基底材料。

优选地，所述的表面增强拉曼散射基底材料包括经4-氨基苯硫酚、4-羟基苯硫酚或2-羧基苯硫酚中的一种或几种功能化修饰的树枝状金属纳米晶。

优选地，所述表面增强拉曼散射基底材料包括具有树枝状金属纳米晶，所述树枝状金属纳米晶的主干直径为50-2000nm，侧枝直径为25-1000nm，三次及更高次侧枝直径为5-500nm。

本发明所述表面增强拉曼散射基底材料相对于现有技术，带来了以下有益效果：

采用了一种新型的金属纳米晶材料，该金属纳米晶具有特殊的树枝状，形成了数目众多的“空腔”，可以大量吸附、富积气体分子，提高气体分子的吸附率，气体检测下限可以低至10ppb。并且所述表面增强拉曼散射基底材料经过了功能化修饰，在捕获和检测醛类分子时具有更高的灵敏度和针对性，可以有效地应用于肺癌患者呼吸标志物气体的检测，因此为肺癌患者的病情诊断提供一种简单便捷的分析检测途径奠定了材料基础。

本发明的第三重要目的在于提供一种将以上所述的表面增强拉曼散射基底材料用于气体检测的方法。

优选地，所述方法包括下列步骤：

(1)将具有功能化修饰的树枝状金属纳米晶的表面增强拉曼散射基底材料置于固定容积的反应器中，并向反应器中加入待测物，将反应器密封置于设定温度下反应一段时间；

(2)反应结束后，取出表面增强拉曼散射基底材料，进行拉曼光谱检测。

优选地，所述的待测物为苯甲醛、苯乙醛、乙二醛、戊二醛或甲醛中的一种或多种，更优选为苯甲醛。

以上所述待测物与基底材料的功能化修饰分子相结合的活性更高，因此，表面增强拉曼散射基底材料在检测该待测物时灵敏度更高，准确性更好。另外，苯甲醛、苯乙醛、乙二醛、戊二醛或甲醛还是肺癌患者呼吸标志物中主要的成分，可以借助对这类物质的检测来反应肺癌患者呼吸标志物的组分和含量，并且该结果可以代表性地反应肺癌患者的健康状况。

优选地，所述步骤(1)的设定温度为30℃～80℃。

优选地，所述步骤(1)的反应时间为10min～150min。

反应温度与反应时间影响分子的捕获效率，反应温度在30℃～80℃范围内，随着温度升高，分子热运动加快，相同时间内与功能修饰分子反应的待测分子越多；当反应时间为10min～150min，在相同反应温度下与功能修饰分子反应的待测分子相对较多，信号较强。

优选地，所述步骤(1)待测物的体积浓度为100ppm～1ppb，更优选地，待测物的体积浓度可为100ppm、1ppm、100ppb或10ppb。

本发明所述的表面增强拉曼散射基底材料用于气体检测的方法，与现有技术中的检测方法相比，具有如下的有益效果：

和传统的色谱或质谱检测等方法相比，检测步骤更简单，周期更短，可以及时地根据检测所得的气体含量和组分信息。另外，可以显著降低检测的成本，而且由于操作不繁琐，便于检测人员快速的掌握使用，更利于普及使用。

附图说明

图1是本发明实施例1的表面增强拉曼散射基底材料的树枝状金属纳米晶的结构示意图；

图2(a)是本发明实施例1的树枝状银纳米晶的按照扫描尺寸分别为10μm时对应的扫描电镜示意图；

图2(b)是本发明实施例1的树枝状银纳米晶的按照扫描尺寸分别为5μm时对应的扫描电镜示意图；

图3(a)是本发明实施例1的树枝状银纳米晶以扫描尺寸为2μm的透射电镜示意图；

图3(b)是本发明实施例1的树枝状银纳米晶以扫描尺寸为1μm的透射电镜示意图；

图4(a)是本发明实施例1的树枝状银纳米晶的主干的高分辨结构示意图；

图4(b)是本发明实施例1的树枝状银纳米晶的主干对应的选区电子衍射结构示意图；

图4(c)是本发明实施例1的树枝状银纳米晶的侧枝的高分辨结构示意图；

图4(d)是本发明实施例1的树枝状银纳米晶的侧枝对应的选区电子衍射结构示意图；

图5是本发明实施例1的树枝状银纳米晶的X射线衍射图；

图6是本发明实施例1的树枝状银纳米晶的X射线光电子能谱图；

图7是本发明实施例1的功能化修饰了4-氨基苯硫酚的表面增强拉曼散射光谱结果示意图；

图8(a)本发明实施例1的表面增强拉曼散射基底材料测试不同浓度待测物的表面增强拉曼散射光谱结果示意图；

图8(b)为图8(a)中待测物浓度的十进对数值与表面增强拉曼散射光谱强度值之间的线性模拟示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明部分优选的实施例，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

表面增强拉曼散射基底材料的制备方法：

(1)将100mg的硝酸银溶解于10mL水中，得到硝酸银水溶液，将铜片置于硝酸银溶液中，在室温下反应1h，反应结束加入乙醇，离心分离，得到树枝状银纳米晶。

对上述得到的树枝状银纳米晶的形貌进行分析检测，SEM形貌如图2所示，TEM如图3所示，根据测试的结果可以看出制备的树枝状银纳米晶具有高度对称的结构，并且该树枝状银纳米晶的结构包括长为5-60μm、直径为50-2000nm的主干；长0.5-40μm、直径为25-1000nm的侧枝；并且这些侧枝之间相互平行，且与主干之间的夹角为50°-70°。

树枝状银纳米晶的高分辨TEM如图4所示，测试结果表明，树枝状结构的主干及侧枝表面的晶面间距为0.24nm，说明主干及侧枝表面均为(111)面。

利用X射线衍射检测分析树枝状银纳米晶的晶体结构信息，测试所得的结果如图5所示，说明树枝状银纳米晶是面心Ag纳米晶。

另外，树枝状银纳米晶的X射线光电子能谱如图6所示，在368.0eV和374.1eV处具有两个结合能峰，分别对应于Ag 3d_5/2和Ag 3d_3/2，说明树枝状银纳米晶为银单质。

(2)将上述步骤得到的树枝状银纳米晶加入到5mL浓度为10^-3M的4-氨基苯硫酚的乙醇溶液中浸泡1h，进行功能化修饰，过滤分离，然后将功能化修饰的树枝状银纳米晶用乙醇冲洗3次，去除未反应的功能化分子，得到洁净的树枝状银纳米晶，如图7所示，在1003、1067、1138、1386、1437和1386cm^-1出现拉曼特征峰，实验结果与理论相一致，说明树枝状银纳米晶表面已经吸附了4-氨基苯硫酚。

将功能化修饰的树枝状银纳米晶分散于乙醇中，形成20mg/mL的悬浊液。

(3)取20μL该悬浊液滴加到洁净的0.3cm*0.3cm正方形单晶硅片上，在水蒸气气氛下，缓慢蒸发溶剂，即得表面增强拉曼散射基底材料。

本领域普通技术人员应当理解，本发明中所提到的(111)面(或其他类似的表示，如(200)、(220)等)为晶面指数，是表示晶体性质的一种晶体参数。

实施例2

表面增强拉曼散射基底材料的制备方法：

(1)将340mg的硝酸银溶解于10mL水中，得到硝酸银水溶液，将铜片置于硝酸银溶液中，在室温下反应2h，反应结束加入乙醇，离心分离，得到树枝状银纳米晶。

上述得到的树枝状银纳米晶的形貌进行分析检测，SEM形貌与实施例1一致，制备的树枝状银纳米晶具有高度对称的结构，包括：长5-60μm、直径为50-2000nm的主干；长0.5-40μm、直径为25-1000nm的侧枝；并且这些侧枝之间相互平行，且与主干之间的夹角为50°-70°。

树枝状银纳米晶的高分辨TEM与实施例1一致，枝状结构主干及侧枝表面的晶面间距为0.24nm，说明主干及侧枝表面均为(111)面。

X射线衍射检测分析树枝状银纳米晶的晶体结构信息，所得的结果与实施例1一致，说明银枝状晶是面心Ag纳米晶。

另外，树枝状银纳米晶的X射线光电子能谱与实施例1一致，在368.0eV和374.1eV处具有两个结合能峰，分别对应于Ag 3d5/2和Ag 3d3/2,说明树枝状银纳米晶为银单质。

(2)将上述步骤得到的树枝状银纳米晶加入到5mL浓度为10^-5M的4-氨基苯硫酚的乙醇溶液中浸泡2h，进行功能化修饰，过滤分离，然后将功能化修饰的树枝状银纳米晶用乙醇冲洗3次，去除未反应的功能化分子，得到洁净的树枝状银纳米晶，如图7所示，在1003、1067、1138、1386、1437和1386cm^-1出现拉曼特征峰，实验结果与理论相一致，说明树枝状银纳米晶表面已经吸附了4-氨基苯硫酚。

将功能化修饰的树枝状银纳米晶分散于乙醇中，形成30mg/mL的悬浊液。

(3)取40μL该悬浊液滴加到洁净的0.5cm*0.5cm正方形单晶硅片上，缓慢蒸发溶剂，即得表面增强拉曼散射基底材料。

本领域普通技术人员应当理解，本发明中所提到的(111)面(或其他类似的表示，如(200)、(220)等)为晶面指数，是表示晶体性质的一种晶体参数。

实施例3

表面增强拉曼散射基底材料的制备方法：

(1)将3.4mg的硝酸银溶解于10mL水中，得到硝酸银水溶液，将铜片置于硝酸银溶液中，在室温下反应3h，反应结束加入乙醇，离心分离，得到树枝状银纳米晶。

上述得到的树枝状银纳米晶的形貌进行分析检测，SEM形貌与实施例1一致，制备的树枝状银纳米晶具有高度对称的结构，包括：长为5-60μm、直径为50-2000nm的主干；长为0.5-40μm、直径为25-1000nm的侧枝；并且这些侧枝之间相互平行，且与主干之间的夹角为50°-70°。

树枝状银纳米晶的高分辨TEM与实施例1一致，枝状结构主干及侧枝表面的晶面间距为0.24nm，说明主干及侧枝表面均为(111)面。

X射线衍射检测分析树枝状银纳米晶的晶体结构信息，所得的结果与实施例1一致，说明银枝状晶是面心Ag纳米晶。

另外，树枝状银纳米晶的X射线光电子能谱与实施例1一致，在368.0eV和374.1eV处具有两个结合能峰，分别对应于Ag 3d5/2和Ag 3d3/2,说明树枝状银纳米晶为银单质。

(2)将上述步骤得到的树枝状银纳米晶加入到5mL浓度为10^-2M的4-氨基苯硫酚的乙醇溶液中浸泡0.5h，进行功能化修饰，过滤分离，然后将功能化修饰的树枝状银纳米晶用乙醇冲洗3次，去除未反应的功能化分子，得到洁净的树枝状银纳米晶，如图7所示，在1003、1067、1138、1386、1437和1386cm^-1出现拉曼特征峰，实验结果与理论相一致，说明树枝状银纳米晶表面已经吸附了4-氨基苯硫酚。

将功能化修饰的树枝状银纳米晶分散于乙醇中，形成50mg/mL的悬浊液。

(3)取40μL该悬浊液滴加到洁净的0.9cm*0.9cm正方形单晶硅片上，缓慢蒸发溶剂，即得表面增强拉曼散射基底材料。

本领域普通技术人员应当理解，本发明中所提到的(111)面(或其他类似的表示，如(200)、(220)等)为晶面指数，是表示晶体性质的一种晶体参数。

实施例4

利用实施例1所得的表面增强拉曼散射基底材料检测气体的方法：

(1)将功能化修饰的树枝状金属纳米晶的表面增强拉曼散射基底材料分别置于6个固定容积的反应器中，其中一个不加苯甲醛，作为空白对照，在另外5个反应器中分别加入1ppb、10ppb、100ppb、1ppm和10ppm体积浓度的苯甲醛，将各反应器密封置于50℃下反应120min；

(2)反应结束后，取出表面增强拉曼散射基底材料，进行拉曼光谱检测。

检测的结果如下：

SERS的检测结果如图8所示，在未加入苯甲醛时，1616cm^-1处并没有拉曼峰的出现；当有苯甲醛的存在时，1616cm^-1处出现明显的拉曼峰，并且拉曼峰强度随着检测分子浓度的增大而增强。

以苯甲醛存在时的1170和1137cm^-1处的拉曼峰强度比(I_1170/1137)与未加苯甲醛时的1170和1137cm^-1处的拉曼峰强度比(I_1170/1137)的差Δ_{(Ι1170/1137)}为纵坐标，以浓度的十进对数(lg)为横坐标对反应体系进行线性拟合。拟合直线具有较好的线性，线性相关因子r＝0.987。拟合曲线的线性方程为y＝-3680x+37608，体系检测下限为10ppb数量级。

实施例5

利用实施例2所得的表面增强拉曼散射基底材料检测气体的方法：

(1)将功能化修饰的树枝状金属纳米晶的表面增强拉曼散射基底材料分别置于6个固定容积的反应器中，其中一个不加苯甲醛，作为空白对照，在另外5个反应器中分别加入1ppb、10ppb、100ppb、1ppm和10ppm体积浓度的苯甲醛，将各反应器密封置于65℃下反应90min；

(2)反应结束后，取出表面增强拉曼散射基底材料，进行拉曼光谱检测。

检测的结果如下：

SERS的检测结果如图8所示，在未加入苯甲醛时，1616cm^-1处并没有拉曼峰的出现；当有苯甲醛的存在时，1616cm^-1处出现明显的拉曼峰，并且拉曼峰强度随着检测分子浓度的增大而增强。

以苯甲醛存在时的1170和1137cm^-1处的拉曼峰强度比(I_1170/1137)与未加苯甲醛时的1170和1137cm^-1处的拉曼峰强度比(I_1170/1137)的差Δ_{(Ι1170/1137)}为纵坐标，以浓度的十进对数(lg)为横坐标对反应体系进行线性拟合。拟合直线具有较好的线性，线性相关因子r＝0.987。拟合曲线的线性方程为y＝-3680x+37608，体系检测下限为10ppb数量级。

实施例6

利用实施例3所得的表面增强拉曼散射基底材料检测气体的方法：

(1)将功能化修饰的树枝状金属纳米晶的表面增强拉曼散射基底材料分别置于6个固定容积的反应器中，其中一个不加苯甲醛，作为空白对照，在另外5个反应器中分别加入1ppb、10ppb、100ppb、1ppm和10ppm体积浓度的苯甲醛，将各反应器密封置于80℃下反应90min；

(2)反应结束后，取出表面增强拉曼散射基底材料，进行拉曼光谱检测。

检测的结果如下：

SERS的检测结果如图8所示，在未加入苯甲醛时，1616cm^-1处并没有拉曼峰的出现；当有苯甲醛的存在时，1616cm^-1处出现明显的拉曼峰，并且拉曼峰强度随着检测分子浓度的增大而增强。

以苯甲醛存在时的1170和1137cm^-1处的拉曼峰强度比(I_1170/1137)与未加苯甲醛时的1170和1137cm^-1处的拉曼峰强度比(I_1170/1137)的差Δ_{(Ι1170/1137)}为纵坐标，以浓度的十进对数(lg)为横坐标对反应体系进行线性拟合。拟合直线具有较好的线性，线性相关因子r＝0.987。拟合曲线的线性方程为y＝-3680x+37608，体系检测下限为10ppb数量级。

对比例1

按照中国专利申请CN104819975A中公开的方法制备其所述的SERS基底，并且按照本发明实施例4的检测气体的方法，用该材料进行气体的检测。

气体检测中除了基底材料不同以外，其他的参数保持一致。

检测的结果如下：

SERS的检测结果如图8所示，在未加入苯甲醛时，1616cm^-1处并没有拉曼峰的出现；当有苯甲醛的存在时，1616cm^-1处也未出现明显的拉曼峰，并且拉曼峰强度与苯甲醛分子浓度的之间的关系难以明确，不能在拉曼强度和检测分析浓度之间建立数学模型关系，即难以由一定的数学模型关系根据检测到的拉曼强度信号推算出苯甲醛的浓度。

所以，该申请文件制备的基底材料对于醛类物质的检测灵敏度和可靠性不足，难以在醛类物质的实际检测中得到利用，无法准确反应出检测的肺癌呼吸气体标志物的实际含量情况，不能用于辅助判断肺癌患者呼吸气体中的真实组分和含量。

对比例2

按照中国专利申请CN105606585A中公开的方法制备得到其所述的呼吸传感器，并且按照本发明实施例4的检测气体的方法，用该材料进行气体的检测。

气体检测中除了基底材料不同以外，其他的参数保持一致。

检测的结果如下：

SERS的检测结果如图8所示，在未加入苯甲醛时，1616cm^-1处并没有拉曼峰的出现；当有苯甲醛的存在时，1616cm^-1处也未出现明显的拉曼峰，并且拉曼峰强度与苯甲醛分子浓度之间的关系难以明确，不能在拉曼强度和检测分析浓度之间建立数学模型关系，即难以由一定的数学模型关系根据检测到的拉曼强度信号推算出苯甲醛的浓度。

所以，该申请文件制备的基底材料对于醛类物质的检测灵敏度不足，难以在用于实际检测，无法准确反应出检测的肺癌呼吸气体标志物的实际含量情况，不能用于辅助判断肺癌患者的呼吸气体中的真实组分和含量。

以上列举的实施例或实验例仅为本发明优选的部分示例，并非本发明内容的穷尽，其不能视为对本发明任何意义上的限制。任何人在不脱离本发明精神实质的基础上进行的修改、同等变换或润饰，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.表面增强拉曼散射基底材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)利用还原剂将金属化合物还原，得到树枝状金属纳米晶；

(2)将树枝状金属纳米晶置于含有功能化修饰分子的醇溶液中浸泡，处理得到功能化修饰的树枝状金属纳米晶的悬浊液；

(3)将步骤(2)功能化修饰的树枝状金属纳米晶的悬浊液滴加到固体基片上，蒸发溶剂，即得表面增强拉曼散射基底材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述功能化修饰分子选自4-氨基苯硫酚、4-羟基苯硫酚或2-羧基苯硫酚中的一种或几种，优选为4-氨基苯硫酚。

3.根据权利要求1-2任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)将树枝状银纳米晶置于含有功能化修饰分子的醇溶液中浸泡，过滤并且用醇溶剂冲洗以除去未反应的功能化分子，得到功能化修饰的树枝状银纳米晶；将功能化修饰的树枝状银纳米晶分散于醇溶剂或水中，得到功能化修饰的树枝状银纳米晶的悬浊液。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述含有功能化修饰分子的醇溶液的浓度为10^-6M～10^-2M，优选为10^-5M～10^-3M。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述金属化合物为金或银或铜的化合物，优选为银的化合物，更优选为硝酸银。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)在水蒸气的气氛下缓慢蒸发溶剂。

7.一种表面增强拉曼散射基底材料，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的制备方法获得。

8.根据权利要求7所述的表面增强拉曼散射基底材料，其特征在于，包括经4-氨基苯硫酚、4-羟基苯硫酚或2-羧基苯硫酚中的一种或几种功能化修饰的树枝状金属纳米晶。

9.一种将权利要求7或8所述的表面增强拉曼散射基底材料用于气体检测的方法。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)将具有功能化修饰的树枝状金属纳米晶的表面增强拉曼散射基底材料置于固定容积的反应器中，并向反应器中加入待测物，将反应器密封置于设定温度下反应一段时间；

(2)反应结束后，取出表面增强拉曼散射基底材料，进行拉曼光谱检测。