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NiS2增强石墨烯基SERS装置及其制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2020-04-29
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2020-09-01
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-12-24
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2040-04-29
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN202010358303.6 申请日 2020-04-29
公开/公告号 CN111501043B 公开/公告日 2021-12-24
授权日 2021-12-24 预估到期日 2040-04-29
申请年 2020年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 C23C28/00C23C16/26C23C16/30C23C16/455C23C14/18C23C14/35G01N21/65 主分类号 C23C28/00
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 7
权利要求数量 8 非专利引证数量 1
引用专利数量 2 被引证专利数量 0
非专利引证 1、2018.05.31CN 103512875 A,2014.01.15Dongwei Li etal.Formation of multi-shelled nickel-based sulfide hollowspheres for rechargeable alkalinebatteries《.Inorg. Chem. Front》.2018,第5卷Mohammed Alamri etal.Plasmonic AuNanoparticles on 2D MoS2/Graphene van derWaals《.ACS Appl. Nano Mater. 》.2019,第2卷;
引用专利 US2020124534A、WO2018098451A 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、申请权转移、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 王玲娟 当前专利权人 王玲娟
发明人 隋学森 第一发明人 隋学森
地址 浙江省温州市乐清市清江镇江沿村 邮编 325611
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省温州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
摘要
本发明涉及一种NiS2增强石墨烯基SERS装置,该装置的具体结构为M‑NiS2/NiS‑石墨烯,其中,M为贵金属纳米层,NiS2/NiS为交替的NiS2和NiS纳米多层结构。以聚苯乙烯胶体球模板为衬底,在其表面化学气相沉积石墨烯层;(2)在石墨烯层表面原子层沉积交替的NiS2和NiS纳米多层结构;(3)在交替的NiS2和NiS纳米多层结构表面磁控溅射贵金属纳米层。NiS2的引入,可以明显增加装置对不同探针分子的检测灵敏度。交替的NiS2和NiS纳米多层结构于石墨烯层和贵金属层复合作用,使得基底可以实现对于多种激发波长下的拉曼增强,拓宽了其拉曼分析应用范围。
  • 摘要附图
    NiS2增强石墨烯基SERS装置及其制备方法
  • 说明书附图:图1
    NiS2增强石墨烯基SERS装置及其制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-12-24 授权
2 2021-12-21 专利申请权的转移 登记生效日: 2021.12.09 申请人由青岛峰峦新材料科技有限责任公司变更为王玲娟 地址由266000 山东省青岛市黄岛区大清河路新兴产业园变更为325611 浙江省温州市乐清市清江镇江沿村
3 2020-09-01 实质审查的生效 IPC(主分类): C23C 28/00 专利申请号: 202010358303.6 申请日: 2020.04.29
4 2020-08-07 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种NiS2增强石墨烯基SERS装置,该装置的具体结构为M‑NiS2/NiS‑石墨烯,其中,M为贵金属纳米层,NiS2/NiS为交替的NiS2和NiS纳米多层结构;所述纳米多层结构的层数是
5‑20层,每层NiS2的厚度为1‑5nm,每层NiS的厚度为1‑5nm;其制备方法包括以下步骤:
(1)以聚苯乙烯胶体球模板为衬底,在其表面化学气相沉积石墨烯层;
(2)在石墨烯层表面原子层沉积交替的NiS2和NiS纳米多层结构;
(3)在交替的NiS2和NiS纳米多层结构表面磁控溅射贵金属纳米层。

2.如权利要求1所述的一种NiS2增强石墨烯基SERS装置,其特征在于:所述贵金属纳米层的厚度为5‑50nm,所述贵金属选自Au、Ag中的一种。

3.一种如权利要求1‑2任一项所述的一种NiS2增强石墨烯基SERS装置的制备方法,包括以下步骤:
(1)以聚苯乙烯胶体球模板为衬底,在其表面化学气相沉积石墨烯层;
(2)在石墨烯层表面原子层沉积交替的NiS2和NiS纳米多层结构;
(3)在交替的NiS2和NiS纳米多层结构表面磁控溅射贵金属纳米层。

4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于:其中,所述原子层沉积步骤中,采用镍脒基化合物作为镍源,所述镍脒基化合物选自双(N,N’‑二异丙基(甲~丁)脒基)镍、双(N,N’‑二(甲、乙)基(甲~丁)脒基)镍、双(N,N’‑二(叔、异、正)丁基(甲~丁)脒基)镍、双(N,N’‑二(叔、异、正、环)戊基(甲~丁)脒基)镍、双(N,N’‑二环己基(甲~丁)脒基)镍中的一种。

5.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于:沉积NiS2层的硫源为硫化氢等离子体,沉积NiS层的硫源为硫化氢气体。

6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于:原子层沉积交替的NiS2和NiS纳米多层结构的具体步骤包括:
(A)A1、将所述镍源引入ALD反应器中;A2、接着将硫化氢等离子体引入反应器中;重复A1、A2得到NiS2单层;
(B)B1、将所述镍源引入ALD反应器中;B2、接着将硫化氢气体引入反应器中;重复B1、B2得到NiS单层;
(C)重复(A)、(B),得到交替的NiS2和NiS纳米多层结构。

7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于:原子层沉积的温度为100‑250℃。

8.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于:在步骤A1、A2、B1、B2之间还包括吹扫步骤,通过向反应器中通入惰性气体,将多余的镍源、硫源、反应副产物吹扫出去。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及表面增强拉曼散射光谱(SERS)装置领域,具体涉及一种NiS2增强石墨烯基SERS装置。

背景技术

[0002] 拉曼散射是指光与分子或原子发生相互作用被散射后,频率也发生改变。基于拉曼散射的表面增强型光谱技术,即表面增强拉曼散射光谱(SERS)技术可以探测分子中化学键振动产生的极化率变化信息。
[0003] 表面增强拉曼散射光谱的强度远高于普通拉曼散射光谱的强度,其强度强化机制包括电磁增强和化学增强。其中,电磁增强是由局部表面的等离子体共振,并被限制在纳米级金属表面结构内 的电磁激励所引起的。化学增强是由金属和吸附的分析物之间的电荷转移产生的。
[0004] 对于化学增强方法,现有的SERS装置中通常是以贵金属纳米颗粒作为基底,如Au、Ag、Cu等。但是,仅仅依靠贵金属纳米颗粒本身的表面等离子体共振性质,对激发光源的依赖性很强,检测精度不够,因而也存在严重的应用局限性。
[0005] 随着社会的进一步发展,需要检测的物质越来越多,贵金属纳米颗粒的局限性也越来越明显。研究者在近几年的研究中发现,半导体于贵金属材料复合使用,可以有效改善单一的贵金属材料的不足,增强检测精度,从而拓宽表面增强拉曼散射光谱装置的应用范围。
[0006] 为此,本发明的发明人经过研究也发现了一种NiS2增强石墨烯基SERS装置,检测灵敏度高、应用范围广。

发明内容

[0007] 针对现有的表面增强拉曼散射光谱装置中所存在的不足,本发明提供了一种NiS2增强石墨烯基SERS装置,该装置具有NiS2中间多层结构,可以明显增加装置对不同探针分子的检测灵敏度,具有广泛的应用场合。
[0008] 一种NiS2增强石墨烯基SERS装置,该装置的具体结构为M‑NiS2/NiS‑石墨烯,其中,M为贵金属纳米层,NiS2/NiS为交替的NiS2和NiS纳米多层结构。
[0009] 进一步地,所述贵金属纳米层的厚度为5‑50nm,所述贵金属选自Au、Ag、Cu中的一种。
[0010] 进一步地,所述纳米多层结构的层数是5‑20层,每层NiS2的厚度为1‑5nm,每层NiS的厚度为1‑5nm。
[0011] 一种NiS2增强石墨烯基SERS装置的制备方法,包括以下步骤:
[0012] (1)以聚苯乙烯胶体球模板为衬底,在其表面化学气相沉积石墨烯层;
[0013] (2)在石墨烯层表面原子层沉积交替的NiS2和NiS纳米多层结构;
[0014] (3)在交替的NiS2和NiS纳米多层结构表面磁控溅射贵金属纳米层。
[0015] 其中,所述原子层沉积步骤中,采用镍脒基化合物作为镍源,所述镍脒基化合物选自双(N,N’‑二异丙基(甲~丁)脒基)镍、双(N,N’‑二(甲、乙)基(甲~丁)脒基)镍、双(N,N’‑二(叔、异、正)丁基(甲~丁)脒基)镍、双(N,N’‑二(叔、异、正、环)戊基(甲~丁)脒基)镍、双(N,N’‑二环己基(甲~丁)脒基)镍中的一种。
[0016] 其中,沉积NiS2层的硫源为硫化氢等离子体,沉积NiS层的硫源为硫化氢气体。
[0017] 其中,原子层沉积交替的NiS2和NiS纳米多层结构的具体步骤包括:
[0018] (A)A1、将所述镍源引入ALD反应器中;A2、接着将硫化氢等离子体引入反应器中;重复A1、A2得到NiS2单层;
[0019] (B)B1、将所述镍源引入ALD反应器中;B2、接着将硫化氢气体引入反应器中;重复B1、B2得到NiS单层;
[0020] (C)重复A、B,得到交替的NiS2和NiS纳米多层结构。
[0021] 其中,原子层沉积的温度为100‑250℃。
[0022] 进一步地,在步骤A1、A2、B1、B2之间还包括吹扫步骤,通过向反应器中通入惰性气体,将多余的镍源、硫源、反应副产物等吹扫出去。
[0023] 本发明具有以下有益效果:
[0024] 1、以聚苯乙烯胶体球模板作为衬底,在其表面沉积的薄膜具有一定的表面粗糙度。在后续的薄膜制备中,所采用的化学气相沉积、原子层沉积、磁控溅射均不会覆盖衬底原有的表面粗糙度形貌,确保了SERS装置具有增强的拉曼信号强度。
[0025] 2、该装置以交替的NiS2和NiS纳米多层结构作为中间层,特别是NiS2的引入,可以明显增加装置对不同探针分子的检测灵敏度。
[0026] 3、交替的NiS2和NiS纳米多层结构于石墨烯层和贵金属层复合作用,使得基底可以实现对于多种激发波长下的拉曼增强,拓宽了其拉曼分析应用范围。

实施方案

[0028] 下面,将结合具体的实例对本发明进行详细说明。当然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分创造内容,而不是全部。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的情况下所获得的其他实例均落入本发明的保护范围内 。
[0029] 实施例1
[0030] 一种NiS2增强石墨烯基SERS装置,该装置的具体结构为M‑NiS2/NiS‑石墨烯,其中,M为贵金属纳米层,NiS2/NiS为交替的NiS2和NiS纳米多层结构。
[0031] 其中,贵金属纳米层的厚度为20nm,所述贵金属为Au。所述纳米多层结构的层数是10层,每层NiS2的厚度为3nm,每层NiS的厚度为3nm。
[0032] 所述NiS2增强石墨烯基SERS装置制备方法,包括以下步骤:
[0033] (1)以聚苯乙烯胶体球模板为衬底,在其表面化学气相沉积石墨烯层;
[0034] (2)在石墨烯层表面原子层沉积交替的NiS2和NiS纳米多层结构;
[0035] (3)在交替的NiS2和NiS纳米多层结构表面磁控溅射贵金属纳米层。
[0036] 其中,所述原子层沉积步骤中,采用镍脒基化合物作为镍源,所述镍脒基化合物为双(N,N'‑二叔丁基乙脒基)镍。
[0037] 其中,沉积NiS2层的硫源为硫化氢等离子体,沉积NiS层的硫源为硫化氢气体。
[0038] 其中,原子层沉积交替的NiS2和NiS纳米多层结构的具体步骤包括:
[0039] (A)A1、将所述镍源引入ALD反应器中;A2、接着将硫化氢等离子体引入反应器中;重复A1、A2得到NiS2单层;
[0040] (B)B1、将所述镍源引入ALD反应器中;B2、接着将硫化氢气体引入反应器中;重复B1、B2得到NiS单层;
[0041] (C)重复A、B,得到交替的NiS2和NiS纳米多层结构。
[0042] 其中,原子层沉积的温度为150℃。
[0043] 进一步地,在步骤A1、A2、B1、B2之间还包括吹扫步骤,通过向反应器中通入惰性气体,将多余的镍源、硫源、反应副产物等吹扫出去。
[0044] 实施例2
[0045] 一种NiS2增强石墨烯基SERS装置,该装置的具体结构为M‑NiS2/NiS‑石墨烯,其中,M为贵金属纳米层,NiS2/NiS为交替的NiS2和NiS纳米多层结构。
[0046] 其中,贵金属纳米层的厚度为5‑50nm,所述贵金属为Ag。所述纳米多层结构的层数是20层,每层NiS2的厚度为1nm,每层NiS的厚度为1nm。
[0047] 所述NiS2增强石墨烯基SERS装置制备方法,包括以下步骤:
[0048] (1)以聚苯乙烯胶体球模板为衬底,在其表面化学气相沉积石墨烯层;
[0049] (2)在石墨烯层表面原子层沉积交替的NiS2和NiS纳米多层结构;
[0050] (3)在交替的NiS2和NiS纳米多层结构表面磁控溅射贵金属纳米层。
[0051] 其中,所述原子层沉积步骤中,采用镍脒基化合物作为镍源,所述镍脒基化合物为双(N,N’‑二异丙基乙脒基)镍。
[0052] 其中,沉积NiS2层的硫源为硫化氢等离子体,沉积NiS层的硫源为硫化氢气体。
[0053] 其中,原子层沉积交替的NiS2和NiS纳米多层结构的具体步骤包括:
[0054] (A)A1、将所述镍源引入ALD反应器中;A2、接着将硫化氢等离子体引入反应器中;重复A1、A2得到NiS2单层;
[0055] (B)B1、将所述镍源引入ALD反应器中;B2、接着将硫化氢气体引入反应器中;重复B1、B2得到NiS单层;
[0056] (C)重复A、B,得到交替的NiS2和NiS纳米多层结构。
[0057] 其中,原子层沉积的温度为100℃。
[0058] 进一步地,在步骤A1、A2、B1、B2之间还包括吹扫步骤,通过向反应器中通入惰性气体,将多余的镍源、硫源、反应副产物等吹扫出去。
[0059] 实施例3
[0060] 一种NiS2增强石墨烯基SERS装置,该装置的具体结构为M‑NiS2/NiS‑石墨烯,其中,M为贵金属纳米层,NiS2/NiS为交替的NiS2和NiS纳米多层结构。
[0061] 其中,贵金属纳米层的厚度为5‑50nm,所述贵金属为Cu。所述纳米多层结构的层数是5层,每层NiS2的厚度为5nm,每层NiS的厚度为5nm。
[0062] 所述NiS2增强石墨烯基SERS装置制备方法,包括以下步骤:
[0063] (1)以聚苯乙烯胶体球模板为衬底,在其表面化学气相沉积石墨烯层;
[0064] (2)在石墨烯层表面原子层沉积交替的NiS2和NiS纳米多层结构;
[0065] (3)在交替的NiS2和NiS纳米多层结构表面磁控溅射贵金属纳米层。
[0066] 其中,所述原子层沉积步骤中,采用镍脒基化合物作为镍源,所述镍脒基化合物为双(N,N’‑二环己基乙脒基)镍中的一种。
[0067] 其中,沉积NiS2层的硫源为硫化氢等离子体,沉积NiS层的硫源为硫化氢气体。
[0068] 其中,原子层沉积交替的NiS2和NiS纳米多层结构的具体步骤包括:
[0069] (A)A1、将所述镍源引入ALD反应器中;A2、接着将硫化氢等离子体引入反应器中;重复A1、A2得到NiS2单层;
[0070] (B)B1、将所述镍源引入ALD反应器中;B2、接着将硫化氢气体引入反应器中;重复B1、B2得到NiS单层;
[0071] (C)重复A、B,得到交替的NiS2和NiS纳米多层结构。
[0072] 其中,原子层沉积的温度为250℃。
[0073] 进一步地,在步骤A1、A2、B1、B2之间还包括吹扫步骤,通过向反应器中通入惰性气体,将多余的镍源、硫源、反应副产物等吹扫出去。
[0074] 对比例
[0075] 以实施例1作为对比,省略掉其中的原子层沉积NiS2层的步骤,其余相同。
[0076] 为了比较本发明所提供的过渡金属二硫化物增强石墨烯基SERS装置的性能,分别将实施例1和对比例所制得的SERS装置吸附罗丹明6G,然后进行拉曼光谱分析,结果如图1所示。
[0077] 如图1所示,本发明的SERS装置对罗丹明6G的拉曼信号强度优于对比例的SERS装置,表明,本发明的SERS装置以交替的NiS2和NiS纳米多层结构作为中间层,特别是NiS2的引入,可以明显增加装置对不同探针分子的检测灵敏度。

附图说明

[0027] 图1是本发明实施例1和对比例的SERS装置吸附罗丹明6G的Raman图。
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