一种纳米金咖啡环的制备方法及其在SERS检测中的应用技术

本发明专利技术涉及食品安全检测技术领域，提供了一种纳米金咖啡环的制备方法及其在SERS检测中的应用。本发明专利技术利用纳米金溶胶制备得到了纳米金咖啡环，并且通过对纳米金溶胶的水洗去除了溶胶中的还原剂，能够制备得到边缘均匀整齐的咖啡环，以本发明专利技术制备的纳米金咖啡环作为SERS基底，能够显著提高拉曼信号的强度。实施例结果表明，以本发明专利技术制备的纳米金咖啡环作为SERS基底检测罗丹明6G时，检出限低至5×10

A preparation method of nano gold coffee ring and its application in SERS detection

【技术实现步骤摘要】
一种纳米金咖啡环的制备方法及其在SERS检测中的应用
本专利技术涉及食品安全检测
，尤其涉及一种纳米金咖啡环的制备方法及其在SERS检测中的应用。
技术介绍
表面增强拉曼光谱(SERS)由于灵敏度高、速度快、能够提供分子结构等优点，在化学和生物分析中得到了广泛的应用，特别是在食品安全检测领域有广泛的应用。表面增强拉曼散射(SERS)主要来源于贵金属纳米粒子的局域表面等离子体共振(LSPR)特性，金、银纳米粒子是应用最广泛的贵金属SERS基底材料，它们通过聚集可以显著地增强拉曼信号，在生物医学、环境科学和食品安全等领域有着重要的应用。SERS信号主要是由基底的表面等离子体共振产生的巨大电磁场所引起的，而且基底上尖锐的凸起或微小的缝隙处往往会形成更强的电磁场，构成SERS“活性热点”。“咖啡环效应”指的是固体表面的液滴蒸发，在边界处形成密集的环状阵列，在此过程中，大气、液滴和固体基体之间的三相接触线被固定。由于溶剂的蒸发，促使溶质从液滴的内部向外流动，从而产生了显著的毛细管流动，许多纳米颗粒聚集在环的边缘，形成许多团簇，从而提供很多热点。“咖啡环效应”可以适用于丰富探针分子和NPs，从而产生很强的拉曼信号。但是，目前本领域中不易得到均匀整齐的咖啡环，且利用金纳米粒子的咖啡环效应进行SERS检测还未见报道。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种纳米金咖啡环的制备方法及其在SERS检测中的应用。本专利技术提供的制备方法能够得到均匀整齐的纳米金咖啡环，所得纳米金咖啡环作为SERS基底对拉曼信号的增强效果好，能够进一步降低目标物的检测限。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种纳米金咖啡环的制备方法，包括以下步骤：(1)将基底依次进行清洗和疏水处理，得到疏水基底；(2)将纳米金溶胶水洗后滴加在疏水基底上，晾干后得到纳米金咖啡环；所述纳米金溶胶中金纳米粒子的直径为40～45nm；所述纳米金溶胶采用柠檬酸钠还原法制备得到。优选的，所述步骤(1)中的清洗为依次使用水、乙醇、王水溶液和食人鱼洗液清洗；所述疏水处理为：将清洗后的基底在氢氟酸溶液中浸泡。优选的，所述步骤(2)中纳米金溶胶的制备方法包括以下步骤：(a)将柠檬酸钠溶液和三水合四氯金酸溶液混合进行还原反应，得到金纳米粒子晶种液；(b)将金纳米粒子晶种液和柠檬酸钠溶液、三水合四氯金酸溶液混合进行生长，得到第一代金粒子溶胶；(c)将第一代金粒子溶胶在柠檬酸钠溶液和三水合四氯金酸溶液作用下进行迭代生长，生长到第十四代，即得到所述纳米金溶胶。优选的，所述纳米金溶胶的浓度为2.8×1012～3.2×1012NPs/mL。优选的，所述步骤(2)中的水洗为离心水洗；所述离心水洗的转速为6500～7000rpm，离心水洗的次数为2～3次。优选的，所述水洗后，还包括将水洗后的纳米金溶胶浓缩，所述浓缩的倍数为2～8倍。本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备得到的纳米金咖啡环。本专利技术还提供了上述方案所述纳米金咖啡环在SERS检测中的应用，将所述纳米金咖啡环作为SERS基底，将待测物复合在纳米金咖啡环上进行检测。优选的，所述应用包括以下步骤：将水洗后的纳米金溶胶和待测物溶液混合，将所得混合液滴加在疏水基底上，晾干后得到包括待测物的纳米金咖啡环，然后进行SERS检测。优选的，所述待测物溶液和纳米金溶胶的体积比为1:1；所述混合液的滴加量为0.9～1.2μL。本专利技术提供了一种纳米金咖啡环的制备方法，包括以下步骤：(1)将基底依次进行清洗和疏水处理，得到疏水基底；(2)将纳米金溶胶水洗后滴加在疏水基底上，晾干后得到纳米金咖啡环；所述纳米金溶胶中金纳米粒子的直径为40～45nm。本专利技术以纳米金溶胶制备得到了纳米金咖啡环，并且通过对纳米金溶胶的水洗去除了溶胶中的还原剂，能够制备得到边缘均匀整齐的咖啡环，提高咖啡环对拉曼信号的增强程度。进一步的，本专利技术通过控制纳米金溶胶的浓度(即浓缩倍数)进一步提高咖啡环中金纳米粒子的均匀分布程度，避免金纳米粒子浓度过低导致咖啡环边缘分布不均或浓度过高导致金纳米粒子在垂直方向的堆叠和聚集，从而进一步提高拉曼检测的效果，本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备的纳米金咖啡环及其在SERS检测中的应用。实施例结果表明，以本专利技术制备的纳米金咖啡环作为SERS基底检测罗丹明6G时，检出限低至5×10-8M，说明本专利技术的纳米金咖啡环可作为SERS基底用于痕量分析物的检测。附图说明图1为实施例1所得纳米金溶胶中金纳米粒子的SEM图；图2为实施例1所得纳米金溶胶中金纳米粒子的UV-Vis图；图3为水洗和未水洗的纳米金溶胶与R6G溶液混合后形成的咖啡环的SEM图和拉曼光谱图；图4为实施例2中纳米金溶胶原液和10倍浓缩液与R6G溶液混合后形成的咖啡环的SEM图；图5为实施例2中20倍浓缩液和40倍浓缩液与R6G溶液混合后形成的咖啡环的SEM图；图6为实施例2中60倍浓缩液和80倍浓缩液与R6G溶液混合后形成的咖啡环的SEM图；图7为实施例2中纳米金溶胶原液和浓缩液与R6G溶液混合后制成的咖啡环的真实拉曼强度光谱图；图8为实施例3中不同浓缩倍数的纳米金溶胶与R6G溶液混合后形成的咖啡环的SERS图；图9为实施例4中滴加不同体积的混合液后形成的咖啡环的SERS图；图10为实施例5中浓缩4倍的纳米金溶胶和不同浓度的R6G溶液混合后形成的纳米金咖啡环的拉曼光谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种纳米金咖啡环的制备方法，包括以下步骤：(1)将基底依次进行清洗和疏水处理，得到疏水基底；(2)将纳米金溶胶水洗后滴加在疏水基底上，晾干后得到纳米金咖啡环；所述纳米金溶胶中金纳米粒子的直径为40～45nm；所述纳米金溶胶采用柠檬酸钠还原法制备得到。本专利技术将基底依次进行清洗和疏水处理，得到疏水基底。在本专利技术中，所述基底优选为硅片或玻璃片；所述清洗优选为依次使用水、乙醇和食人鱼洗液清洗；在本专利技术的具体实施例中，所述清洗的过程更优选为：将基底依次在水和乙醇中超声清洗10min，然后浸入王水溶液中清洗2min，然后置于食人鱼洗液中进行加热清洗；所述加热清洗的温度为95℃，时间为40min；在本专利技术中，所述食人鱼洗液优选为双氧水和浓硫酸配制得到；所述浓硫酸的质量浓度优选为96～98％；所述双氧水和浓硫酸的体积比优选为3:1，将双氧水缓慢加入浓硫酸中，混合均匀即可。清洗完成后，本专利技术优选向食人鱼洗液中加入超纯水和碳酸钠，将其中的硫酸中和掉，然后将基底取出使用超纯水清洗3遍，然后使用乙醇润洗后烘干。在本专利技术中，所述疏水处理优选为：将清洗后的基底在氢氟酸溶液中浸泡；所述氢氟酸的质量分数优选为10％，所述浸泡的时间优选为10min；本专利技术通过氢氟酸浸泡去除基底表面的氧化层，从而实现对基底的疏水处理；浸泡完成后，将基底取出，然后用三重蒸馏水洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米金咖啡环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将基底依次进行清洗和疏水处理，得到疏水基底；/n(2)将纳米金溶胶水洗后滴加在疏水基底上，晾干后得到纳米金咖啡环；所述纳米金溶胶中金纳米粒子的直径为40～45nm；所述纳米金溶胶采用柠檬酸钠还原法制备得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米金咖啡环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将基底依次进行清洗和疏水处理，得到疏水基底；
(2)将纳米金溶胶水洗后滴加在疏水基底上，晾干后得到纳米金咖啡环；所述纳米金溶胶中金纳米粒子的直径为40～45nm；所述纳米金溶胶采用柠檬酸钠还原法制备得到。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的清洗为依次使用水、乙醇、王水溶液和食人鱼洗液清洗；所述疏水处理为：将清洗后的基底在氢氟酸溶液中浸泡。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中纳米金溶胶的制备方法包括以下步骤：
(a)将柠檬酸钠溶液和三水合四氯金酸溶液混合进行还原反应，得到金纳米粒子晶种液；
(b)将金纳米粒子晶种液和柠檬酸钠溶液、三水合四氯金酸溶液混合进行生长，得到第一代金粒子溶胶；
(c)将第一代金粒子溶胶在柠檬酸钠溶液和三水合四氯金酸溶液作用下进行迭代生长，生长到第十四代，即得到所述纳米金溶胶。


4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述纳米金溶胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，闫学松，王宜冰，王德松，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11