一种SERS基底的制备方法、SERS基底及其应用技术

技术编号:19775803 阅读:84 留言:0更新日期:2018-12-15 10:28
本发明专利技术公开了一种SERS基底的制备方法,包括以下步骤:(1)采用分步法制备包裹二氧化硅的金壳层纳米粒子溶胶;(2)将步骤(1)得到的金壳层纳米粒子溶胶滴加到微孔滤膜上,自然晾干得到SERS基底;其中所述金壳层纳米粒子的直径大于微孔滤膜中微孔的孔径。本发明专利技术还公开了由上述方法制备的SERS基底,以及该基底在多氯联苯的有机溶液及抗生素水溶液的痕量检测中的应用。本发明专利技术的优点在于,SERS基底的制备方法简单、快速,稳定性好,能够大幅度提高SERS检测的信号强度。

【技术实现步骤摘要】
一种SERS基底的制备方法、SERS基底及其应用
本专利技术属于光谱分析检测领域,具体涉及一种SERS基底的制备方法、SERS基底及其应用。
技术介绍
多氯联苯(PCB:Polychlorinatedbiphenyls)是一种持续性有机污染物。联苯上的氢原子被多个氯原子取代,即得到多氯联苯,理论上其共有209种同系物,在实际生产中,一般得到多氯联苯的混合物。由于多氯联苯独特的物理化学性质,其可以用于多个领域,如用于电容器和变压器中的绝缘油、工业生产中的导热油、空压机中的润滑油等。多氯联苯由人工合成,在广泛使用后,其通过各种途径进入空气、水、土壤中,并在水体和土壤中聚集。然而,多氯联苯极难被降解而在环境中长期留存,具有长途迁移性、脂溶性、生物蓄积性,对生物体产生毒害作用,对人体有致癌性,对人体神经系统、内分泌系统、心血管系统等造成负面影响。抗生素在医疗和禽畜养殖业中的滥用不仅会造成化学污染,还可能会诱导环境中抗性生物和抗性基因的产生,并加快抗生物抗性的传播和扩散。这些抗性微生物会通过直接或间接接触等途径进入人体,增加人体的耐药性,对人体健康造成威胁。抗生素的性质稳定,具有一定的持久性。目前,在土壤、地表水及地下水中均检测到抗生素的存在。从环境保护的角度来说,对环境样品中的多氯联苯、抗生素进行迅速、方便、特异性检测,具有一定的必要性和迫切性。表面增强拉曼光谱(SERS:surfaceenhancedRamanspectroscopy)以其快速、无损和痕量检测的能力受到了广泛的关注。利用SERS对物质进行检测,需要制备合适的金属颗粒或其溶胶表面作为基底,但多氯联苯及抗生素并不易于吸附在金属表面,检测效果不佳;而对现有基底进行修饰,虽然能够提高多氯联苯及抗生素的吸附能力,但其操作复杂,成本高昂,并不适于广泛推广;且现有基底在检测完成后采用溶剂清洗,溶剂的排放又会对环境产生污染。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于:现有的利用SERS检测多氯联苯和抗生素的方法,操作复杂、成本高昂、不适于广泛推广适于。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题:一种SERS基底的制备方法,包括以下步骤:(1)采用分步法制备包裹二氧化硅的金壳层纳米粒子溶胶;(2)将步骤(1)得到的金壳层纳米粒子溶胶滴加到微孔滤膜上,自然晾干得到SERS基底;其中所述金壳层纳米粒子的直径大于微孔滤膜中微孔的孔径。优选地,本专利技术所述的一种SERS基底的制备方法,所述步骤(1)中制备包裹二氧化硅的金壳层纳米溶胶的方法为:A、制备二氧化硅纳米粒子悬浮液及金纳米粒子溶胶;B、对二氧化硅纳米粒子表面修饰偶联剂;C、取一定量金纳米粒子溶胶,使其与表面修饰有偶联剂的二氧化硅反应,将金纳米粒子连接到二氧化硅表面,得到种子溶液;D、取一定量金纳米粒子溶胶,向其中加入种子溶液和还原剂,静置反应,在二氧化硅表面生长出金壳层,得到包裹二氧化硅的金壳层纳米溶胶。优选地,本专利技术所述的一种SERS基底的制备方法,A中所述二氧化硅纳米粒子采用法制备。优选地,本专利技术所述的一种SERS基底的制备方法,A中所述金纳米粒子溶胶的具体制备方法如下:a、配置氯金酸水溶液,避光4℃保存,备用;b、取超纯水置于反应器中,加入碱液,边搅拌边加入还原剂溶液,再加入已制得的氯金酸水溶液,搅拌均匀后,密封,静置陈化;c、配置碳酸盐溶液,将已陈化的氯金酸水溶液加入碳酸盐溶液,边加边搅拌,至溶液变为无色后,密封避光保存,使其溶胶化。优选地,本专利技术所述的一种SERS基底的制备方法,B中所述的偶联剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷、十八烷基硅氧烷、氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷。优选地,本专利技术所述的一种SERS基底的制备方法,D中所述还原剂为甲醛或一氧化碳。优选地,本专利技术所述的一种SERS基底的制备方法,b中所述还原剂选自柠檬酸钠、四羟甲基氯化磷或硼氢化钠。本专利技术提供了一种SERS基底,其采用上述方法制备而成。本专利技术还提供了一种上述的SERS基底在多氯联苯有机溶液或抗生素水溶液的痕量检测中的应用,将多氯联苯有机溶液或抗生素水溶液滴加到所述SERS基底上,然后采用拉曼光谱仪进行SERS检测。优选地,本专利技术所述的一种SERS基底在多氯联苯有机溶液或抗生素水溶液的痕量检测中的应用,所述多氯联苯有机溶液包括多氯联苯的正己烷溶液或多氯联苯的二甲亚砜溶液;所述抗生素为四环素、环丙沙星或诺氟沙星。本专利技术技术有益效果:本专利技术技术方案制备包裹二氧化硅的金壳层纳米粒子为核壳结构,其尺寸可根据需要在200-500nm范围内调整;微孔滤膜内部具有海绵状的多孔结构,使得其具有较大的比表面积,提供了丰富的吸附位点,有利于纳米粒子和待测分子均匀、大量地吸附,利用红外波段785nm激光对有机分子进行检测,可以大幅度提高SERS光谱的信噪比,降低样品测量过程中的荧光干扰;本专利技术中的SERS基底制备过程简单、快速,获得的基底稳定性好,不易被氧化,能够长时间保存,并能够保持一定的SERS增强能力,检测时,基底可随时制备,方便快捷;由于本基底采用有机微孔滤膜制备,检测完成之后可以直接集中销毁而无需使用溶剂清洗,避免造成进一步的污染。附图说明图1为本专利技术实施例一中制备的单个包裹二氧化硅的金壳层纳米颗粒的TEM图;图2实施例一中检测不同浓度的PCB-77的SERS光谱图;图3为1595cm-1处,不同浓度的PCB-77的SERS强度随浓度的变化关系图;图4为实施例二中检测不同浓度的PCB-3的SERS光谱图;图5为在1446cm-1处,不同浓度的PCB-3的SERS强度随浓度的变化关系图;图6为实施例三中检测不同浓度的四环素的SERS光谱图;图7为在1535cm-1处,不同浓度的四环素的SERS强度随浓度的变化关系图。具体实施方式为便于本领域技术人员理解本专利技术技术方案,现结合说明书附图对本专利技术技术方案做进一步的说明。实施例一本实施例公开了制备SERS基底的制备方法,其具体步骤如下:(1)制备二氧化硅纳米颗粒及金纳米粒子所述二氧化硅纳米颗粒采用法合成,其合成方法参照文献StoberW,FinkA,BohnE.Controlledgrowthofmonodispersesilicaspheresinthemicronsizerange[J].Journalofcolloidandinterfacescience,1968,26(1):62-69。本实施例中通过调节合成条件,得到尺寸为180nm的二氧化硅纳米粒子。所述金纳米粒子的制备过程如下:a、将氯金酸粉末溶于超纯水中得到氯金酸水溶液,将该水溶液在4℃条件下避光静置至少10天;b、取超纯水置于锥形瓶中,向其中加入NaOH溶液,再在剧烈搅拌的条件下加入四羟甲基氯化磷,然后再向锥形瓶内加入步骤a制得的氯金酸水溶液,搅拌均匀后,密封,静置陈化一个月;c、配置碳酸钾溶液,将已陈化的氯金酸水溶液加入到碳酸钾溶液中,边加边搅拌,至溶液变为无色后,避光保存,使其溶胶化即可。在金纳米粒子的制备过程中,所述步骤b中的NaOH溶液也可以采用其他碱性溶液代替,如KOH等;所述的四羟甲基氯化磷起到还原剂的作用,还可以采用柠檬酸钠、硼氢化钠等还原性物质代替;步骤c中的碳酸钾溶液也可以使用其他的碳酸盐溶液。此外,步骤b中的静置陈化时间本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种SERS基底的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)采用分步法制备包裹二氧化硅的金壳层纳米粒子溶胶;(2)将步骤(1)得到的金壳层纳米粒子溶胶滴加到微孔滤膜上,自然晾干得到SERS基底;其中所述金壳层纳米粒子的直径大于微孔滤膜中微孔的孔径。

【技术特征摘要】
1.一种SERS基底的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)采用分步法制备包裹二氧化硅的金壳层纳米粒子溶胶;(2)将步骤(1)得到的金壳层纳米粒子溶胶滴加到微孔滤膜上,自然晾干得到SERS基底;其中所述金壳层纳米粒子的直径大于微孔滤膜中微孔的孔径。2.根据权利要求1所述的一种SERS基底的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中制备包裹二氧化硅的金壳层纳米溶胶的方法如下:A、制备二氧化硅纳米粒子悬浮液及金纳米粒子溶胶;B、在二氧化硅纳米粒子表面修饰偶联剂;C、取一定量金纳米粒子溶胶,在超声状态下使其与表面修饰有偶联剂的二氧化硅反应,将金纳米粒子连接到二氧化硅表面,得到种子溶液;D、取一定量金纳米粒子溶胶,向其中加入种子溶液和还原剂,静置反应,在二氧化硅表面生长出金壳层,得到包裹二氧化硅的金壳层纳米溶胶。3.根据权利要求2所述的一种SERS基底的制备方法,其特征在于,A中所述二氧化硅纳米粒子采用法制备。4.根据权利要求2所述的一种SERS基底的制备方法,其特征在于,A中所述金纳米粒子溶胶的具体制备方法如下:a、配置氯金酸水溶液,避光4℃保存,备用;b、取超纯水置于反应器中,加入碱液,边搅拌边加入还原剂...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄青钟洁穆罕默德
申请(专利权)人:中国科学院合肥物质科学研究院
类型:发明
国别省市:安徽,34

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