一种一维WO3纳米线/二维WSe2层状纳米片异质结SERS基底、制备方法及其应用

本发明涉及光谱传感，具体涉及一种一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底、制备方法及其应用。

背景技术：

1、表面增强拉曼散射（sers）是一种快速、无损的超灵敏分子检测技术，被广泛应用于医学诊断、环境监测、食品安全以及催化研究等领域。基于电磁增强机制的贵金属（如au、ag）sers基底虽然性能优越，但其面临的高昂成本、信号均匀性差和氧化稳定性等问题限制了此类材料的大规模应用。在过去几年中，以mos2和ws2为代表的二维过渡金属硫族化合物半导体被证明可以作为良好的无贵金属sers基底，且其sers活性主要来源于材料与吸附分子之间的电荷转移过程，即化学增强机制。但是化学增强机制的增强因子较低，仅有101~104量级，与贵金属sers基底动辄106~1010甚至更高量级的增强因子相比，其增强能力还有很大差距。为此，开发新技术以提高二维过渡金属硫族化合物半导体的sers性能是该领域亟需解决的问题。

2、鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决二维过渡金属硫族化合物半导体作为sers基底时所面临增强因子和探测灵敏度较低，难以满足实际应用中对超低浓度有害有机物的检测问题，提供了一种一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底、制备方法及其应用。

2、为了实现上述目的，本发明公开了一种一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底的制备方法，包括以下步骤：

3、s1，将含钨试剂与卤素盐混合制备钨前驱体，以生长衬底表面沾取钨前驱体粉末的方法将其分散到衬底上；

4、s2，将步骤s1中得到的带有分散钨前驱体的生长衬底置于容器a中；

5、s3，将固态硒源置于容器b中；

6、s4，将步骤s2中盛放钨前驱体的容器a和步骤s3中盛放固态硒源的容器b分别置于双温区管式炉的高温区和低温区，进行硒化反应，反应完成后的取出生长衬底，得到一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底。

7、所述步骤s1中，含钨试剂与卤素盐的质量比为1:3，卤素盐为nacl。

8、所述步骤s2中，生长衬底为si/sio2、云母或蓝宝石，容器a为石英舟、陶瓷舟或其他耐高温硫腐蚀容器中的任意一种。

9、所述步骤s3中，固态硒源为硒粉，容器b为石英舟、陶瓷舟或其他耐高温硫腐蚀容器中的任意一种。

10、所述步骤s4中，容器a和容器b分别置于双温区管式炉的高温区和低温区后，先以保护性气体清洗管道，以排尽管式炉石英管内的空气，随后启动高温区加热程序，待其升到高温区的生长温度后再启动低温区加热程序（该操作是为了保证在高温区达到预设的生长温度时，低温区也恰好升至固态硒源的蒸发温度以使硒源气化为蒸气），在低温区加热程序启动时，同时通入保护性气体和反应气体，在气流带动下硒源蒸气从低温区传输到高温区与钨前驱体发生硒化反应。

11、所述保护性气体为n2、ar或n2和ar的混合气，所述反应气体为h2。

12、所述高温区的生长温度为860 ℃，升温速率为20 ℃/min，高温区达到生长温度后保温10 min。

13、所述低温区中，固态硒源的蒸发温度为360 ℃，低温区的升温速率为20 ℃/min。

14、本发明还公开了采用上述制备方法制得的一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底。

15、本发明还公开了上述在痕量有机污染物检测中的应用，所述有机污染物包括亚甲基蓝、结晶紫。

16、与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明针对二维层状wse2材料本征sers增强因子不高、探测灵敏度较低等问题，提出了一种通过构建一维wo3/二维wse2异质结结构提高其sers性能的新技术。相较于传统异质结结构的多步生长技术，该异质结可通过一步cvd法实现，具有实验操作简单、合成时间短、生长成本低等显著优势。更为重要的是，这种混合异质结结构显著提高了一维wo3纳米线与二维wse2纳米片之间的电荷转移效率（化学增强机制），从而有效提高了二维层状wse2的sers性能，使其对亚甲基蓝的探测极限从5×10-10 m提高至5×10-15 m，增加了5个数量级，而对结晶紫的探测极限则从5×10-8 m提高到5×10-10 m，增加了2个数量级。

1.一种一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，含钨试剂与卤素盐的质量比为1:3，卤素盐为nacl。

3.如权利要求1所述的一种一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，生长衬底为si/sio2、云母或蓝宝石，容器a为石英舟、陶瓷舟或其他耐高温硫腐蚀容器中的任意一种。

4.如权利要求1所述的一种一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，固态硒源为硒粉，容器b为石英舟、陶瓷舟或其他耐高温硫腐蚀容器中的任意一种。

5.如权利要求1所述的一种一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，容器a和容器b分别置于双温区管式炉的高温区和低温区后，先以保护性气体清洗管道，以排尽管式炉石英管内的空气，随后启动高温区加热程序，待其升到高温区的生长温度后再启动低温区加热程序，在低温区加热程序启动时，同时通入保护性气体和反应气体，在气流带动下硒源蒸气从低温区传输到高温区与钨前驱体发生硒化反应。

6.如权利要求5所述的一种一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底的制备方法，其特征在于，所述保护性气体为n2、ar或n2和ar的混合气，所述反应气体为h2。

7.如权利要求5所述的一种一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底的制备方法，其特征在于，所述高温区的生长温度为860 ℃，升温速率为20 ℃/min，高温区达到生长温度后保温10 min。

8.如权利要求5所述的一种一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底的制备方法，其特征在于，所述低温区中，固态硒源的蒸发温度为360 ℃，低温区的升温速率为20 ℃/min。

9.一种采用如权利要求1~8任一项所述的制备方法制得的一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底。

10.一种如权利要求9所述的一维wo3纳米线/二维wse2层状纳米片异质结sers基底在痕量有机污染物检测中的应用，其特征在于，所述有机污染物包括亚甲基蓝、结晶紫。