一种利用反胶束体系和静电纺丝技术制备SERS基底的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用反胶束体系和静电纺丝技术制备SERS基底的方法，属于复合纳米材料的制备领域。所述方法首先将纳米贵金属水溶液和表面活性剂加入到溶剂中，制得反胶束包裹的贵金属溶液；然后将ε-聚己内酯或聚乳酸加入到溶剂中形成聚合物溶液；再将反胶束包裹的贵金属溶液加入到聚合物溶液中，得到静电纺丝溶液；通过静电纺丝技术制备得到纤维毡；对纤维毡进行表面刻蚀，形成SERS基底。静电纺丝技术使纳米贵金属颗粒在静电场作用下规律排列，刻蚀得到的纳米贵金属颗粒的裸露程度可重复。本发明专利技术所述方法重复性好，可以制备大面积、可重复利用的SERS基底。

【技术实现步骤摘要】
一种利用反胶束体系和静电纺丝技术制备SERS基底的方法
本专利技术属于复合纳米材料的制备
，具体涉及一种利用反胶束体系和静电纺丝技术制备SERS基底的方法。
技术介绍
静电纺丝技术是目前唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的新型纺丝技术。用静电纺丝技术制得的纤维具有孔隙率高、比表面积大、纤维精细度与均匀度高、长径比大等特点。利用静电纺丝的这一系列优点，近几年基于静电纺丝技术制备的纳米纤维以载体制备金属纳米颗粒逐渐引起人们的关注。表面增强拉曼散射技术SERS是一种非接触式的能够提供待测单分子水平信息的无损检测技术，并且随着局域表面等离子体共振现象的发现和研究得到了快速展开和发展。但到了近几十年，SERS技术在实际生活中的应用没有得到应有的推广。究其原因，其中一个很大的限制因素就是SERS活性基底制备的繁琐工序和昂贵的成本问题，而且基底制备时对设备的高要求也进一步阻碍了这一特征技术的应用和推广。因此，制备快速、无污染、大面积可重复利用的应用于系统研究的SERS系列基底将使SERS的应用更为广泛快捷，对SERS机理的研究也提供了实验基础。反胶束(Reversemicelle)是表面活性剂(两亲分子)溶于非极性的有机溶剂中，当其浓度超过临界胶束浓度(CMC)时，在有机溶剂内形成胶束。在反胶束中，表面活性剂的非极性基团在外与非极性的有机溶剂接触，而极性基团则排列在内形成一个极性核(polarcore)。此极性核具有溶解极性物质的能力，极性核溶解水或者水溶液后，就形成了“水池”(waterpool)。反胶束是一种自发形成的纳米尺度的聚集体，是一种透明的、热力学稳定的W/O体系。所以利用反胶束将贵金属水溶液包裹到聚合物的有机溶剂溶液中是可行的。利用反胶束体系和静电纺丝技术制备SERS基底在国内外研究报道中尚未见到。
技术实现思路
本专利技术所解决的关键性技术问题是通过简单快捷的方法制备出大面积、重复性好的SERS基底，用于SERS的测量和SERS机理的研究。本专利技术使用表面活性剂形成反胶束的方法，形成尺寸稳定的纳米贵金属颗粒，均匀分散在高分子聚合物溶液中，在静电场条件下，静电纺丝形成粗细均匀的纳米纤维毡，经过表面刻蚀处理，得到SERS基底。本专利技术提供了一种利用反胶束体系和静电纺丝技术制备SERS基底的方法，具体步骤如下：第一步，将表面活性剂加入到溶剂中，磁力搅拌，制得反胶束溶液。将纳米贵金属水溶液加入到所述反胶束溶液中，磁力搅拌，制得反胶束包裹的贵金属溶液。所述的表面活性剂为双(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠(AOT)、十二烷基磺酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)或聚氧乙烯醚类。所述的纳米贵金属水溶液为纳米银水溶液、纳米金水溶液或者纳米金银合金水溶液。所述的溶剂为氯仿、二氯甲烷、六氟异丙醇或N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上。第二步，将ε-聚己内酯(PCL)或聚乳酸(PLA)聚合物溶于溶剂中，磁力搅拌，制得聚合物溶液，备用。所述的溶剂为氯仿、二氯甲烷、六氟异丙醇或N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上。第三步，在磁力搅拌条件下，将第一步制备得到的反胶束包裹的贵金属溶液加入到第二步制备的聚合物溶液中，搅拌均匀，冰水浴条件下超声30～60min，得到静电纺丝溶液。第四步，将第三步制得的静电纺丝溶液进行静电纺丝，制备纤维毡。所述静电纺丝工艺条件为：流速1.5mL/h，电压为8～20kV，接收距离为12～18cm。第五步，将第四步制得的纤维毡进行表面刻蚀，得到刻蚀后的SERS基底。本专利技术的优点在于：1、本专利技术选用反胶束技术，可以控制纳米贵金属颗粒的粒径，保持纳米贵金属颗粒分散的均一性。2、本专利技术采用静电纺丝技术使纳米贵金属颗粒在静电场作用下，规律排列，刻蚀得到的贵金属纳米颗粒的裸露程度可重复。3、本专利技术制备的SERS基底面积大、可重复利用。4、本专利技术所述制备方法重复性好，制备快速，无污染。附图说明图1是模拟反胶束纳米金属结构图；图2A、2B是制备的静电纺Ag包裹在PCL中的复合纤维毡的SEM图；图3A、3B是制备的静电纺Ag包裹在PCL中的复合纤维毡的TEM图；图4是制备的Ag包裹在PCL中的复合纤维毡对4-MBA的SERS图；图5是制备的Ag包裹在PCL中的复合纤维毡刻蚀前后对4-MBA的SERS图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步阐述。本专利技术提供一种利用反胶束体系和静电纺丝技术制备SERS基底的方法，具体步骤如下：第一步，将双(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠(AOT)、十二烷基磺酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)或聚氧乙烯醚类表面活性剂加入到溶剂中，磁力搅拌，使表面活性剂完全溶解，得到反胶束溶液。将纳米贵金属水溶液加入到上述反胶束溶液中，磁力搅拌，制得反胶束包裹的贵金属溶液。所述的纳米贵金属水溶液为纳米银水溶液、纳米金水溶液或者纳米金银合金水溶液。所述的溶剂为氯仿、二氯甲烷、六氟异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上。第二步，将ε-聚己内酯(PCL)或聚乳酸(PLA)聚合物溶于溶剂中，磁力搅拌1h以上，制得聚合物溶液。所述的溶剂为氯仿、二氯甲烷、六氟异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上。第三步，在磁力搅拌条件下，将第一步制到的反胶束包裹的贵金属溶液加入到第二步制得的聚合物溶液中，磁力搅拌1h以上，搅拌均匀，冰水浴条件下超声30～60min，优选30～45min,得到静电纺丝溶液。第四步，将第三步制备的静电纺丝溶液进行静电纺丝，制备纤维毡。制备的纤维最终以纤维毡形式沉积在铝箔上，将纤维毡放在真空干燥箱中干燥，得到SERS基底，保存在干燥器(干燥时间24h以上)中备用。所述静电纺丝工艺条件为：流速1.5mL/h，电压为8～20kV，接收距离为12～18cm。优选工艺条件为流速1.5mL/h，电压为8～15kV，接收距离为12～15cm。第五步，将第四步所得的纤维毡进行表面刻蚀。将上述纤维毡放入密闭的盛有二甲基甲酰胺(DMF)或丙酮的培养皿中，将上述培养皿放到恒温摇床中震荡。取出纤维毡，用乙醇和水交替洗涤3次，真空干燥(干燥时间24h)，得到刻蚀后的SERS基底。恒温摇床温度是50～60℃，震荡时间是3～5h，优选3～4h。上述制备方法得到的SERS基底，纤维毡刻蚀前的纤维平均直径为789nm±107nm，纤维毡经过刻蚀后其SERS效果有较大增强。实施例1：第一步，将0.2g的SDS加入2mL到氯仿中，磁力搅拌，使SDS完全溶解，得到反胶束溶液。将0.5mL的纳米银水溶液，在磁力搅拌条件下一滴一滴(每一滴为0.2mL)地加入到上述反胶束溶液中，继续搅拌30min，得到反胶束包裹的纳米银溶液。第二步，将0.6g的PCL颗粒加入到4mL氯仿中，磁力搅拌1h，使PCL完全溶解，得到PCL溶液。第三步，在磁力搅拌下，将第一步制备的反胶束包裹的纳米银溶液逐滴加入到第二步制备的PCL溶液中，磁力搅拌1h，在冰水浴中超声30min，得到静电纺丝溶液。第四步，将第三步制得的静电纺丝溶液进行静电纺丝，制备纤维毡。设置静电纺丝工艺条件为：流速1.5mL/h，电压为15kV，接收距离为12cm。制备的纤维最终以纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用反胶束体系和静电纺丝技术制备SERS基底的方法，其特征在于，包括有下列步骤：第一步，将表面活性剂加入溶剂中，磁力搅拌，制得反胶束溶液；将纳米贵金属水溶液加入到所述反胶束溶液中，磁力搅拌，制得反胶束包裹的贵金属溶液；所述的表面活性剂为双(2‑乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵或聚氧乙烯醚类；所述的溶剂为氯仿、二氯甲烷、六氟异丙醇或N,N‑二甲基甲酰胺中的一种或两种以上；第二步，将ε‑聚己内酯或聚乳酸聚合物溶于溶剂中，磁力搅拌，制得聚合物溶液；所述的溶剂为氯仿、二氯甲烷、六氟异丙醇或N,N‑二甲基甲酰胺中的一种或两种以上；第三步，在磁力搅拌条件下，将第一步制得的反胶束包裹的贵金属溶液加入到第二步制备的聚合物溶液中，搅拌均匀，冰水浴条件下超声30～60min，得到静电纺丝溶液；第四步，将第三步所得静电纺丝溶液进行静电纺丝，制备得到纤维毡；第五步，将第四步所得的纤维毡进行表面刻蚀，得到刻蚀后的SERS基底。

【技术特征摘要】
1.一种利用反胶束体系和静电纺丝技术制备SERS基底的方法，其特征在于，包括有下列步骤：第一步，将表面活性剂加入溶剂A中，磁力搅拌，制得反胶束溶液；将纳米贵金属水溶液加入到所述反胶束溶液中，磁力搅拌，制得反胶束包裹的贵金属溶液；所述的表面活性剂为双(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵或聚氧乙烯醚类；所述的溶剂A为氯仿、二氯甲烷、六氟异丙醇或N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上；第二步，将ε-聚己内酯或聚乳酸聚合物溶于溶剂B中，磁力搅拌，制得聚合物溶液；所述的溶剂B为氯仿、二氯甲烷、六氟异丙醇或N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上；第三步，在磁力搅拌条件下，将第一步制得的反胶束包裹的贵金属溶液加入到第二步制备的聚合物溶液中，搅拌均匀，冰水浴条件下超声30～60min，得到静电纺丝溶液；第四步，将第三步所得静电纺丝溶液进行静电纺丝，制备得到纤维毡；...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷鹏刚，史吉华，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11