一种磁性纳米复合材料及其制备方法与SERS检测中的应用技术

本发明专利技术公开一种磁性纳米复合材料及其制备方法与SERS检测中的应用，所述磁性纳米复合材料包括MXene及分布于所述MXene表面的Fe3O4及Ag纳米颗粒，所述Ag纳米颗粒表面包覆有柠檬酸根。该材料在SERS基底中具有良好的应用前景，其可集分离、富集、检测于一体，具有分析速度快、选择性好、灵敏度高、准确性好的特点，操作简单，实用性强，可用于酞磺胺噻唑和磺胺嘧啶银的SERS快速分析，有助于解决多种样品(尤其是水产品)中磺胺类抗生素的快速检测难题，具有较高的实际应用价值。具有较高的实际应用价值。具有较高的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性纳米复合材料及其制备方法与SERS检测中的应用


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种磁性纳米复合材料及其制备方法与SERS检测中的应用。

技术介绍

[0002]随着经济的发展和人类生活水平的提高，抗生素的使用量和排放量也在逐年增加。磺胺类抗生素(Sulfonamides antibiotics，SAs)是一类有着对氨基苯磺酰胺结构的抗生素总称，通过干扰细菌的酶系统对邻氨基苯甲酸的利用从而起到抗菌效果，因其价格低廉、疗效好、抗菌谱广等优点而广泛应用于水产养殖业中，但近年来，磺胺类抗生素在水产养殖中的滥用严重危害着生态环境及人体健康。建立一种操作简便、成本低廉、灵敏度高、准确度好的水产品SAs快速分析方法对于遏制抗生素滥用以及提高食品安全监管效率有着重要的意义。
[0003]然而，由于水产品基质中存在大量蛋白质、脂肪、氨基酸、糖类等干扰物质，且SAs在水产品体内残留量往往很低，目前仍难以真正实现水产品中SAs的快速准确定量检测。样品前处理是复杂样品分析过程中的关键环节，这是复杂样品分析过程中最耗时的步骤，也是影响分析结果精密度与准确度的主要原因。研发适合于水产品分析的高效样品前处理技术，并建立相关快速分析方法，是发展准确度高、选择性好的水产品SAs快速分析技术的关键。传统的液液萃取法和QuEChERs法虽然操作简便，应用范围广，但其耗时长，富集能力弱。固相萃取富集倍数高，但其操作较为繁琐，难以适用于水产品快速检测。磁固相萃取是一种以磁性材料作为吸附剂的新型分散固相萃取技术，将磁性吸附剂分散于样品溶液中进行吸附，通过外加磁场的收集，便可使目标物与样品基质高效快速分离，可大大简化萃取过程，提高萃取效率，并显著降低基体干扰。与传统的固相萃取技术相比，磁固相萃取具有简单、快速、前处理损失小等优点，有望成为一种高效快速水产品前处理技术。
[0004]目前，水产品中SAs残留的常用检测方法是色谱法，其灵敏准确，但前处理复杂、仪器昂贵、耗时长，不适合现场快速检测；表面增强拉曼光谱技术(Surface
‑
enhanced Raman spectroscopy，SERS)具有灵敏度高、受水和荧光信号干扰小等优点，能提供丰富的化学分子结构信息；同时SERS仪器体积小、携带方便，适合现场快速检测。因此有望用于水产品中SAs快速分析方法的开发。其中，研制优异SERS基底是提高SERS检测性能的关键。然而现有的SERS技术分离功能不足，选择性与抗干扰能力较差，目前仍难以真正用于水产品中SAs的准确定量检测。将SERS技术与磁固相萃取技术相结合制备磁SERS基底可兼具快速磁分离富集与SERS检测功能，降低基体干扰，提高SERS响应，有望解决水产品中痕量SAs现场快检的难题。
[0005]MXene是材料科学中的一类二维无机化合物，该类材料通常由几个原子层厚度的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物构成。Ti3C2T
x
作为一种最具有代表性、最常用的MXene材料，由前驱体Ti3AlC2刻蚀而成，其中T
x
代表刻蚀过程中产生的表面端基，包括＝O、
‑
F、
‑
OH等，因其独特优异的性能受到研究人员广泛关注。首先，其具有大比表面积与丰富的表面功
能性基团，易于修饰改性，可通过静电作用或π
‑
π堆积作用对芳香族化合物产生高吸附容量和快速吸附平衡。其次，其可通过与所吸附的目标物分子之间发生能量与电荷转移，产生显著的化学增强作用。另外，在Ti3C2T
x
表面上修饰贵金属纳米粒子(Au、Ag等)后，其可作为金属纳米结构间的间隔层，通过二维片层材料层数的调控，激发增强相邻纳米结构间的电磁场分布，产生显著的电磁增强作用，提升表面增强拉曼散射(SERS)灵敏度。相对于Au和Cu，修饰Ag的SERS材料灵敏度更高，但其稳定性较差，因此，仍需进一步改进。
[0006]本
技术介绍
中所陈述内容并不代表承认其属于已公开的现有技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种磁性纳米复合材料，该复合材料能够具有较好的稳定性。
[0008]本专利技术还提出上述材料的制备方法。
[0009]本专利技术还提出上述材料的应用。
[0010]根据本专利技术的一个方面，提出了一种磁性纳米复合材料，包括MXene及分布于所述MXene表面的Fe3O4及Ag纳米颗粒，所述Ag纳米颗粒表面包覆有柠檬酸根。
[0011]根据本专利技术的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：本专利技术方案的磁性纳米复合材料中，Fe
3+
通过静电作用吸附于MXene表面，柠檬酸根包覆的Ag纳米颗粒吸附于MXene/Fe3O4表面，该材料具有良好的稳定性，可作为基底增强拉曼信号，且增强效果优异。
[0012]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述MXene为厚度在3～5层。
[0013]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述MXene片径为5～15μm；优选地，所述MXene片径约为10μm。
[0014]根据本专利技术的一些种实施方式，所述MXene选自Ti3C2T
x
、Ti2CT
x
、V2CT
x
、Mo2CT
x
、Nb2CT
x
、Nb4C3T
x
、Mo2TiC2T
x
和Mo2Ti2C3T
x
中的至少一种；优选为Ti3C2T
x
。
[0015]根据本专利技术的另一个方面，提出了上述材料的制备方法，包括如下步骤：
[0016]S1、制备改性MXene/Fe3O4磁性纳米材料和柠檬酸根包覆的银纳米颗粒，所述改性为对原MXene/Fe3O4磁性纳米材料进行带电改性，使其表面带正电荷；
[0017]S2、将所述改性MXene/Fe3O4磁性纳米材料分散于所述柠檬酸根包覆的银纳米颗粒中，反应得到所述磁性纳米材料。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S2中反应时间为4～6h。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S1中的带电改性包括通过阳离子型表面活性剂如聚二烯丙基二甲基氯化铵(Polydiallyldimethylammonium chloride，PDDA)、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵等进行改性。优选地，所述阳离子型表面活性剂为PDDA。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述带电改性方法包括：将MXene/Fe3O4加入至PDDA溶液中，超声(优选为约30min)后搅拌(优选为约1～4h)。在磁吸附作用下用去离子水清洗数次后得到PDDA修饰改性的Ti3C2T
x
/Fe3O4磁性纳米材料。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述PDDA溶液体积分数为0.5
‑
2.0％；优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性纳米复合材料，其特征在于：包括MXene及分布于所述MXene表面的Fe3O4及Ag纳米颗粒，所述Ag纳米颗粒表面包覆有柠檬酸根。2.根据权利要求1所述的磁性纳米复合材料，其特征在于：所述MXene为厚度在3～5层；优选地，所述MXene片径为5～15μm；进一步优选地，所述MXene片径约为10μm；优选地，所述MXene选自Ti3C2T
x
、Ti2CT
x
、V2CT
x
、Mo2CT
x
、Nb2CT
x
、Nb4C3T
x
、Mo2TiC2T
x
和Mo2Ti2C3T
x
中的至少一种。3.一种如权利要求1或2所述的磁性纳米复合材料材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、制备改性MXene/Fe3O4磁性纳米材料和柠檬酸根包覆的银纳米颗粒，所述改性为对原MXene/Fe3O4磁性纳米材料进行带电改性，使其表面带正电荷；S2、将所述改性MXene/Fe3O4磁性纳米材料分散于所述柠檬酸根包覆的银纳米颗粒中，反应得到所述磁性纳米材料。4.根据权利要求3所述的磁性纳米复合材料材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中反应时间为4～6h。5.根据权利要求3所述的磁性纳米复合材料材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的带电改性包括通过阳离子型表面活性剂进行改性；优选地，所述阳离子型表面活性剂包括聚二烯丙基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种；更优选地，所述阳离子型表面活性剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵。6.根据权利要求3所述的磁性纳米复合材料材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1还包括制备原MXene/Fe3O4磁性纳米材料的步骤，具体包括向MXene分散液中加入铁盐，再加入乙酸钠和聚乙二醇
‑
400，在150～225℃下密封加热反应，即得；优选地，所述MXene为Ti3C2T
x

【专利技术属性】
技术研发人员：张卓旻，余忠宁，李攻科，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：