一种高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料的制备方法 |
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| 申请号 | CN201710751687.6 | 申请日 | 2017-08-28 | 公开(公告)号 | CN107523812A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 黑龙江省科学院技术物理研究所; | 发明人 | 赵弘韬; 李志刚; 张楠; 斯琴图雅; 王强; 徐平; | ||||
| 摘要 | 一种高聚物基金属 纳米粒子 复合SERS基底材料的制备方法。本 发明 属于 纳米材料 技术领域，具体涉及一种高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料的制备方法。本发明为了解决现有SERS基底的制备复杂、成本高的问题。方法：一、将聚苯胺粉末、六甲基亚胺和N,N-二甲基吡咯烷 酮 混合得到 混合液 ；二、将混合液涂布在 载玻片 上形成 薄膜 ，干燥后将薄膜取下，得到高聚物基薄膜；三、将高聚物基薄膜与金属盐溶液混合，然后置于γ射线下辐照，得到高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料。本发明的制备方法采用具有强还原性的γ射线通过原位还原法进行制备具有强SERS活性的金属纳米粒子，一次性实现SERS基底的制备，工艺简单可靠。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行： |
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| 说明书全文 | 一种高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料的制备方法技术领域背景技术[0002] SERS检测技术已经广泛应用于物理、化学、生物、医药、材料等各个领域，成为物质分子微量检测的重要工具。活性基底的制备是获得SERS信号的前提，为了将SERS作为一种常规、在线的分析工具，所制备的SERS基底应具有增强能力强且均一性好、易于制备和存储、使用方便等特点。 [0003] 目前常用的SERS基底主要有金属电极活性基底，金属岛膜活性基底，化学刻蚀和化学沉积的基底，富含结点的网格状结构活性基底，有序组装活性基底，但这些基底普遍存在着金属纳米粒子不均匀，结构、性质不稳定，重复性差的缺点，极大的限制了SERS技术的应用。如何利用在高效、绿色、温和的环境下完成对SERS基底表面金属纳米粒子的调控是推动SERS技术发展面临的问题。 发明内容[0004] 本发明为了解决现有SERS基底的制备复杂、成本高的问题，而提供一种高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料的制备方法。 [0005] 本发明的一种高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料的制备方法按以下步骤进行： [0008] 三、将步骤二得到的高聚物基薄膜与金属盐溶液混合，然后置于γ射线下辐照，辐照剂量率为1kGy/h～20kGy/h，辐照时间为1h～10h，在温度为70～90℃的条件下干燥1.5h～2.5h，得到高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料。 [0009] 本发明的有益效果 [0010] 1、本发明的制备方法，采用聚苯胺薄膜作为SERS基底的支撑膜，在γ射线辐照下，利用γ射线辐照水溶液产生的水合电子的还原性实现金属离子在聚苯胺薄膜的表面上的原位还原反应，生成金属纳米粒子/聚苯胺薄膜的SERS基底。 [0011] 2、本发明的制备方法，γ射线辐照还原金属纳米粒子的过程中，不加入其他任何的化学还原试剂，对于SERS检测信号无任何干扰影响，且成本低，步骤简单。 [0012] 3、本发明的制备方法可通过调控辐照条件控制还原金属纳米粒子的大小、形貌和颗粒间距，由于不同的辐照强度，产生的水合电子的密度不同，因而产生金属粒子的核密度不同，因此可以通过控制辐照强度调整其还原活性使金属纳米粒子成核密度、生长速度、生长形状稳定在一定的范围内。 [0013] 4、本发明的制备方法，由于原位还原的过程中各种金属离子在溶液中生长情况并不完全相同，所以还可以分批次将多种金属离子溶液进行原位还原，或者将两种以上的金属离子溶液混合后，在一次辐照还原中实现多种金属纳米粒子的生长。 [0016] 图1为试验一得到的高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料的扫描电镜照片； [0017] 图2为图1的局部放大图； [0018] 图3为试验一得到的高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料对不同浓度的MBA的SERS响应曲线图。 具体实施方式[0019] 本发明的技术方案不局限于以下具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。 [0020] 具体实施方式一：本实施方式的一种高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料的制备方法按以下步骤进行： [0021] 一、将聚苯胺粉末、六甲基亚胺和N,N-二甲基吡咯烷酮加入到容器中，在搅拌速度为50r/min～100r/min的条件下混合至形成均匀相，得到混合液； [0022] 二、将步骤一得到的混合液涂布在载玻片上形成薄膜，在温度为70～90℃的条件下干燥1.5h～2.5h，然后将薄膜取下，得到高聚物基薄膜； [0023] 三、将步骤二得到的高聚物基薄膜与金属盐溶液混合，然后置于γ射线下辐照，辐照剂量率为1kGy/h～20kGy/h，辐照时间为1h～10h，在温度为70～90℃的条件下干燥1.5h～2.5h，得到高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料。 [0024] 本实施方式步骤三所述的将高聚物基薄膜与金属盐溶液混合是指将高聚物基薄膜浸泡在金属盐溶液中。 [0025] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的聚苯胺粉末与六甲基亚胺的质量比为2:0.5～1。其它步骤与参数与具体实施方式一相同。 [0026] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述的聚苯胺粉末与六甲基亚胺的质量比为2:0.8。其它步骤与参数与具体实施方式一或二相同。 [0027] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中所述的聚苯胺粉末与N,N-二甲基吡咯烷酮的质量比为1:2～4。其它步骤与参数与具体实施方式一至三之一相同。 [0028] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中所述的聚苯胺粉末与N,N-二甲基吡咯烷酮的质量比为1:3。其它步骤与参数与具体实施方式一至四之一相同。 [0029] 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中在温度为80℃的条件下干燥2h。其它步骤与参数与具体实施方式一至五之一相同。 [0030] 具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二中得到的高聚物基薄膜的厚度为0.2mm～0.8mm。其它步骤与参数与具体实施方式一至六之一相同。 [0032] 具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三中所述的金属盐溶液为金属的硝酸盐溶液、金属的硫酸盐溶液、金属的氯化物溶液或金属的氧化物溶液。其它步骤与参数与具体实施方式一至八之一相同。 [0033] 具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤三中所述的金属盐溶液的浓度为0.008mol/L～0.012mol/L。其它步骤与参数与具体实施方式一至九之一相同。 [0034] 具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一或十不同的是：步骤三中所述的金属盐溶液的浓度为0.01mol/L。其它步骤与参数与具体实施方式一或十相同。 [0035] 具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一或十一不同的是：步骤三中所述的辐照剂量率为10kGy/h，辐照时间为8h。其它步骤与参数与具体实施方式一或十一相同。 [0036] 具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一或十二不同的是：步骤三中在温度为80℃的条件下干燥2h。其它步骤与参数与具体实施方式一或十二相同。 [0037] 用以下试验验证本发明的有益效果： [0038] 试验一、本试验的一种高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料的制备方法按以下步骤进行： [0039] 一、将1g聚苯胺粉末、0.4g六甲基亚胺和2g的N,N-二甲基吡咯烷酮加入到容器中，在搅拌速度为80r/min的条件下混合至形成均匀相，得到混合液； [0040] 二、将步骤一得到的混合液涂布在载玻片上形成薄膜，在温度为80℃的条件下干燥2h，然后将薄膜取下，得到高聚物基薄膜； [0041] 步骤二中得到的高聚物基薄膜的厚度为0.5mm； [0042] 三、将步骤二得到的高聚物基薄膜与硝酸银溶液混合，然后置于γ射线下辐照，辐照剂量率为10kGy/h，辐照时间为8h，在温度为80℃的条件下干燥2h，得到高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料。 [0043] 本试验步骤三所述的将高聚物基薄膜与硝酸银溶液混合是指将高聚物基薄膜浸泡在硝酸银溶液中。 [0044] (一)对试验一得到的高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料进行扫描电镜检测，得到如图1所示的扫描电镜照片和如图2所示的局部放大图，从图1和图2可以看出试验一得到的高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料尺寸均匀。 [0045] (二)针对试验一得到的高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料对不同浓度的MBA的SERS响应信号进行检测，得到如图3所示的试验一得到的高聚物基金属纳米粒子复合SERS基底材料对不同浓度的MBA的SERS响应曲线图；其中a是MBA的浓度为10-6mol/L的曲线，b是MBA的浓度为10-7mol/L的曲线，c是MBA的浓度为10-8mol/L的曲线。 |
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