本发明专利技术公开了一种SERS基底，包括柔性支撑层和附着在其上的金属纳米膜，所述柔性支撑层是具有多孔结构的柔性材料，所述金属纳米膜经过表面修饰处理。本发明专利技术制备的擦拭取样的柔性多孔SERS基底，该表面增强拉曼基底可实现对固体材料表面的有机化学物质，尤其是对2,4,6-三硝基甲苯的快速检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于表面增强拉曼检测(SERS)的基底材料，特别是一种用于实现固体表面微量物质快速检测的SERS基底。本专利技术的SERS基底可以用于固体表面痕量爆炸物的快速检测，具有高灵敏度及高重现性。
技术介绍
近年来，随着恐怖暴力、群体事件的不断发生以及高技术爆炸装置的使用等因素影响，导致国际国内安全形势趋于严峻。特别是公共场所旅客行李中隐藏的炸药严重威胁着旅客的生命安全。如何在安检过程中，快速检测出旅客是否携带、接触过炸药已成为目前亟待解决的问题。表面增强拉曼散射(SurfaceEnhanced Raman Scattering，下称 SERS)技术，是在20世纪70年代发现，90年代后发展成熟起来的一种新型高灵敏度光谱分析技术。SERS技术的基础是物质分子的拉曼光谱信号在特定的金属纳米材料(如金、银、铜)表面可以得到极大的增强，其增强因子可达106~101(1倍。SERS的突出优点表现在三方面:1)具有极高的灵敏度；2)与红外光谱相似，可用于物质定性分析；3)可实现便携应用而不牺牲分析性能，应用于痕量炸药的检测。SERS分析主要由两部分组成:拉曼光谱仪和SERS基底。其中，SERS基底的物理化学性能直接决定了样品的检出方式和浓度。基底的性能良好，则样品的检出浓度越低，越有利于实际应用。一般地，SERS基底大部分构建在玻璃、硅片等硬质材料上。这种类型的SERS基底主要用于溶液样品的检测。比如，F.A.Calzzani Jr.(Optics and Photonicsin Global Homeland Security IV，2008，6945101~9)等将 PS 纳米微球沉积于玻璃上并用金纳米粒子覆盖制备SERS基底，成功检测到10 ppm的2，4，6-三硝基甲苯、100 ppm的三亚甲基三硝胺以及1，3，5，7-四硝基-1，3，5，7-四氮杂环辛烷。尽管上述SERS基底具有较高的灵敏度，但用于实际检测还有一定的局限性。这是因为，在利用上述SERS基底进行分析之前，需要使用适当的溶剂将待检测样品从固体表面萃取下来，然后滴加在SERS基底上，待溶液完全干燥后再进行SERS测试。但是在安检过程中，时间和条件都不允许繁琐的样品制备过程和溶液干燥过程。Chang H.LeeCanalyticalchemistry, 2011,8953-8958)等人以实验室常用滤纸为载体，组装三维立体结构的金纳米棒粒子构建SERS基底，通过擦拭取样的方式成功检测到1，4-BDT。中国专利CN 103293142 A报道采用模板法及蒸镀法制备了柔性的拉曼光谱基底，并成功检测染料R6G水溶液。中国专利CN 103575720 A报道了一种具有柔韧性和透光性的拉曼基底，采用该基底可检测KT5M的异硫氰酸孔雀石绿。但上述基底均存在检测能力低或不能检测炸药的缺点。这是由于上述基底在金属纳米颗粒吸附量方面存在较大的局限性，而且炸药分子也不能同金属纳米颗粒直接络合，导致上述基底不能检测炸药。因此，针对日益复杂的安检环境及表面增强拉曼技术面临的问题，有必要开发一种直接擦拭取样的SERS基底。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中SERS难以应用于需要快速检测情况的不足，提供一种SERS基底，该SERS基底是柔性的可擦拭取样的，能够用于炸药的快速、现场痕量检测。本专利技术同时还提供了一种制备该表面增强拉曼基底的方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案: 一种SERS基底，包括柔性支撑层和附着在其上的金属纳米膜，所述柔性支撑层是具有多孔结构的柔性材料，所述金属纳米膜经过表面修饰处理。本专利技术的表面增强拉曼基底是柔性的可擦拭取样的多孔SERS基底，由具有多孔结构的柔性支撑层、金属纳米膜和表面修饰层组成。多孔结构主要用于提高柔性支撑层的比表面积，进而提高表面增强拉曼基底的检测能力；柔性支撑层负载金属纳米膜形成可变形柔性层(状)材料方便擦拭取样检测；表面修饰层主要用于吸附炸药分子，以使表面增强拉曼基底适用于炸药检测。进一步，所述柔性支撑层的材质是聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和壳聚糖中的至少一种。选用具备官能团的原料制备得到多孔柔性材料，有利于增加材料的比表面积，有利于后续工序中在其上结合更多的金属纳米膜。所述的多孔结构孔径大小为40~150μπι，孔隙率为70-90%ο进一步，所述金属纳米膜是具有表面增强拉曼活性的材质制成的纳米材料层，优选为金、银、铜、镍中的至少一种形成的金属纳米结构。已知金、银、铜、镍等形成的纳米膜表面对于SERS检测过程中痕量物质的信号增强具有非常突出的促进作用。优选的，所述金属纳米膜中的单个金属纳米结构的大小为10~2000nm，筛选金属纳米结构的大小为10~200nm，对于拉曼信号的促进作用较为突出，所述金属纳米膜中单个纳米结构的形貌为纳米颗粒、纳米三角锥、纳米棒、纳米线中至少一种。进一步，所述金属纳米膜用含有巯基或氨基的表面修饰剂进行改性处理。金属纳米膜负载在柔性支撑层上，增强了金属纳米膜对2，4，6-三硝基甲苯的信号响应强度。优选的，所述表面修饰剂可为乙二胺、L-半胱氨酸、D-半胱氨酸、巯基丙酸、DL-甲硫氨酸中的至少一种。上述表面修饰剂具有很好的反应活性，其中巯基能够和金属纳米膜形成牢固的键合结构，氨基能够与待测分子2，4，6-三硝基甲苯形成络合结构，从而保证拉曼方法能够检测2,4, 6-三硝基甲苯。上述的表面增强拉曼基底用于拉曼法检测分析。优选为直接擦拭固体表面后，采用拉曼法直接检测分析。特别是用于检测爆炸物2，4，6-三硝基甲苯、染料等有机化合物。上述拉曼基底在表面增强拉曼方法中可用于物质痕量检测，特别适用于擦拭取样的TNT检测。本专利技术同时还提供了一种制备上述SERS基底的方法，包括以下步骤: (I)通过冷冻干燥的方法制备得到具有多孔结构的柔性支撑层。(2)将上述具有多孔结构的柔性支撑层浸没到金属纳米溶液中，并超声分散，得到负载金属纳米膜的柔性支撑层。(3)将上述负载金属纳米膜的柔性支撑层浸泡到表面修饰剂溶液中，静置，取出后冷冻干燥，制得表面增强拉曼基底。采用上述冷冻干燥技术制备SERS基底，制备过程简便，具有洁净无杂质的特点，可以很好地控制基底的洁净度，对于痕量物质检测过程中具有极其重要的意义。冷冻干燥的过程中形成的多孔结构非常细微，而柔性支撑层本身的良好的柔韧性在擦拭过程中可以触及复杂表面的残留物质，更好地应用于实际检测。进一步，步骤(I)制备得到的多孔结构的柔性材料(即柔性支撑层)经过清洗，清洗至洗脱液呈中性，优选使用水清洗至水溶液pH=6~8。由于冷冻干燥通常只是对于水分能够很好的冷冻脱除，冷冻干燥得到的多孔结构的柔性支撑层中不挥发或难挥发组分通常会残留在多孔结构内，对其进行清洗除去未反应的原材料及其它可能干扰金属纳米膜层形成的物质，更有利于对于后续纳米溶液负载结合的效果稳定性可靠性的提升。与现有技术相比，本专利技术的有益效果:本专利技术制备的擦拭取样的柔性多孔SERS基底，该表面增强拉曼基底可实现对固体材料表面的有机化学物质，尤其是对2，4，6-三硝基甲苯的快速检测。与传统的硬质表面增强拉曼基底检测有机化学品相比，使用该基底当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种SERS基底，包括柔性支撑层和附着在其上的金属纳米膜，所述柔性支撑层是具有多孔结构的柔性材料，所述金属纳米膜经过表面修饰。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王聪，唐昶宇，王群，梅军，刘焕明，
申请(专利权)人：中物院成都科学技术发展中心，
类型：发明
国别省市：四川;51
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