本发明专利技术涉及一种可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底及其制备和应用，采用超声浸渍法将二氧化钛粒子沉积在棉织物表面，制备Cotton‑TiO2织物，并采用原位还原法在Cotton‑TiO2织物表面生长Ag NPs，得到可循环使用表面增强拉曼‑棉织物基底。将TiO2与Ag NPs结合，制备了可循环使用SERS‑棉织物，实现基底的循环使用。
A recyclable flexible surface-enhanced Raman scattering substrate and its preparation and Application
The invention relates to a recyclable flexible surface-enhanced Raman scattering substrate and its preparation and application. The cotton titania fabric is prepared by depositing titanium dioxide particles on the surface of cotton fabric by ultrasonic impregnation method, and Ag NPs are grown on the surface of Cotton titania fabric by in-situ reduction method to obtain recyclable surface enhancement. Raman cotton fabric base. A recyclable SERS cotton fabric was prepared by combining titanium dioxide with Ag NPs to realize the recycling of the substrate.
【技术实现步骤摘要】
一种可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底及其制备和应用
本专利技术属于拉曼散射基底材料及其制备和应用领域，特别涉及一种可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底及其制备和应用。
技术介绍
随着纳米技术的发展以及仪器设备性能的提高，SERS技术的应用也越来越受到研究者的关注。SERS基底的表面结构决定了其SERS性能，如灵敏性、重复性以及稳定性，因此研究SERS基底的制备是SERS领域的一大热点。目前，金属纳米粒子是研究较多的一种SERS活性基底，由于AgNPs具有特殊的局域等离子体共振特性，因此AgNPs是最常用的SERS活性基底材料之一。AgNPs作为SERS活性基底主要以两种形式存在：AgNPs溶胶和将AgNPs组装在固体基材表面。由于AgNPs溶胶稳定性差，拉曼信号重现性差，因此将AgNPs组装在固体基材表面作为SERS基底受到了研究者的关注。相比于传统的玻璃、硅片等硬基材，柔性基底如纸张、薄膜以及石墨烯等具有更广阔的应用领域。与便携式拉曼检测仪相配合，柔性SERS活性基底可以实现对爆炸物、食品以及水果等的现场检测。棉织物是一种具有三维立体框架结构的轻薄、可弯曲折叠的基材。由于其与纤维基SERS基底相似，具有良好的吸附性以及较好的机械柔韧性，因此可用于制备柔性SERS基底。而且，棉织物是由经纱和纬纱有序交织而成，这种规律性结构有利于AgNPs在其表面的均匀分散，可以提高SERS基底的均一性。其次在经纱与纬纱的交织点处，有利于AgNPs的聚集，增加粒子间耦合程度，提高SERS的灵敏性。基于传统纤维织物制备SERS检测传感器的研究报道，据了解，仅有如下相关报道。其中，王训该课题组(LiuJ,ZhouJ,TangB,etal.SurfaceenhancedRamanscattering(SERS)fabricsfortraceanalysis[J].AppliedSurfaceScience,2016,386:296-302.)采用金纳米粒子修饰丝织物对PATP、4-Mpy、CV的检测限均达到10-9M；吴济宏课题组(ChengD,HeM,RanJ,etal.DepositingaflexiblesubstrateoftriangularsilvernanoplatesontocottonfabricsforsensitiveSERSdetection[J].Sensors&ActuatorsBChemical,2018,270:508-517.)将银三角片组装到阳离子化棉织物上对PATP检测限达到10-8M；课题组采用自组装银纳米粒子制备的SERS-棉织物(ChenY,GeF,GuangS,etal.Self-assemblyofAgnanoparticlesonthewovencottonfabricsasmechanicalflexiblesubstratesforsurfaceenhancedRamanscattering[J].JournalofAlloys&Compounds,2017,726.)对PATP检测限为10-7M；课题组以棉织物为生长界面采用原位合成银纳米粒子制备的SERS-棉织物(ChenY,GeF,GuangS,etal.Low-costandlarge-scaleflexibleSERS-cottonfabricasawipesubstrateforsurfacetraceanalysis[J].AppliedSurfaceScience,2018,436:111-116.)，对PATP检测限可达10-12M。此外，上述传统的柔性SERS基底在使用过程中，由于吸附的探针分子不能从柔性基底表面解吸下来，导致SERS基底在拉曼测试时只能使用一次，不可以循环使用。由于SERS基底多数由金、AgNPs构成，其价格昂贵，因此，制备可循环使用的SERS基底具有很重要的研究价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底及其制备和应用，克服了现有技术导致SERS基底在拉曼测试时只能使用一次，不可以循环使用的缺陷，该专利技术采用TiO2作为光催化剂，将其整理在棉织物上，制备一种Cotton-TiO2棉织物，然后通过原位还原的方法在Cotton-TiO2棉织物表面沉积AgNPs，制备高灵敏性的可循环使用的柔性SERS-棉织物。本专利技术的一种可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底，所述基底为负载有二氧化钛粒子、银纳米粒子AgNPs的棉织物，其中二氧化钛以粒子方式沉积在棉织物表面，然后银纳米粒子再分散在外层。所述二氧化钛粒子在棉织物上的负载量分别为2.00～3.50mg/g，银纳米粒子在棉织物上的负载量范围为12.42mg/g-37.26mg/g。本专利技术的一种可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括：(1)采用溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛溶胶；(2)将棉织物浸渍纳米二氧化钛溶胶，超声振荡，二浸二轧，轧余率为(80％)，烘干，得到沉积二氧化钛粒子的棉织物Cotton-TiO2棉织物；(3)采用原位还原法在沉积二氧化钛粒子的棉织物表面生长AgNPs，即得可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底。所述步骤(1)中采用溶胶凝胶法制备具体为：配置钛酸四丁酯、冰醋酸和乙醇的混合液，其摩尔比为1:5:2；配置pH为2的冰醋酸溶液；将钛酸四丁酯、冰醋酸和乙醇的混合液以1drop/Sec的速度逐滴加入冰醋酸溶液中，在滴加的过程中控制反应温度为30℃，转速为1200r/min；滴加结束后继续反应2h，将实验所得溶胶陈化，最后将其放置在高压灭菌锅中，进行热晶化处理，得到锐钛矿型二氧化钛水溶胶。所述步骤(2)中棉织物为氢氧化钠清洗后的棉织物。所述步骤(2)超声振荡时间为5-15min，优选10min。所述步骤(3)中原位还原法具体为：将沉积二氧化钛粒子的棉织物浸渍在硝酸银溶液中，在水浴温度为30℃下振荡处理15-40min(优选30min)，水洗，随后，浸渍在抗坏血酸溶液中，在水浴温度为30℃下振荡处理15-40min(优选30min)，洗涤，烘干。所述硝酸银溶液的浓度为0.1-0.3mol/L，优选0.2mol/L。所述抗坏血酸溶液的浓度为0.05-0.2mol/L，优选0.1mol/L。所述洗涤具体为：用0.5％的醋酸室温下水洗10-15min，再用乙醇清洗。所述烘干为65℃下烘干。本专利技术的一种可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底的应用，所述可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底在检测罗丹明、西维因中的应用。有益效果(1)本专利技术通过擦拭检测的方法获取样品分子即采用拉曼增强基底通过擦拭物质表面获取样品分子，这种方式快速、简便、无污染而且可以最大限度的采集样品分子。(2)本专利技术以棉织物作为柔性基材，采用超声浸渍法将二氧化钛粒子沉积在棉织物表面，制备Cotton-TiO2织物，并采用原位还原法在Cotton-TiO2织物表面生长AgNPs，得到可循环使用表面增强拉曼-棉织物基底；可循环使用表面增强拉曼-棉织物对罗丹明6G(R6G)的检测限可以达到10-9M。(3)目前未见可循环SERS织物用于表面拉曼增强检测的相关报道。(4)本专利技术中由于贵金属银纳米颗粒具有表面等本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底，其特征在于：所述基底为负载有二氧化钛粒子、银纳米粒子Ag NPs的棉织物；其中二氧化钛以粒子方式沉积在棉织物表面，然后银纳米粒子再分散在外层。
【技术特征摘要】
1.一种可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底，其特征在于：所述基底为负载有二氧化钛粒子、银纳米粒子AgNPs的棉织物；其中二氧化钛以粒子方式沉积在棉织物表面，然后银纳米粒子再分散在外层。2.根据权利要求1所述的基底，其特征在于，所述二氧化钛粒子在棉织物上的负载量为2.00～3.50mg/g，银纳米粒子在棉织物上的负载量范围为12.42mg/g～37.26mg/g。3.一种如权利要求1所述的可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底的制备方法，包括：(1)采用溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛溶胶；(2)将棉织物浸渍纳米二氧化钛溶胶，超声振荡，二浸二轧，烘干，得到沉积二氧化钛粒子的棉织物；(3)采用原位还原法在沉积二氧化钛粒子的棉织物表面生长AgNPs，即得可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中棉织物为氢...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛凤燕，陈艳敏，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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