一种具有高表面拉曼增强效应有序纳米褶皱纤维素复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及表面拉曼增强技术领域，本发明专利技术提供了一种具有高表面拉曼增强效应有序纳米褶皱纤维素复合膜及其制备方法，将纤维素用纤维素溶剂溶解后引入化学交联剂，搅拌得到碱凝胶；碱凝胶经过外力牵伸取向，在凝固浴中再生后得到高取向褶皱水凝胶，用硝酸银溶液和硼氢化钠溶液分别浸泡，干燥后得到纤维素复合膜。本发明专利技术通过外力辅助下凝固浴中诱导的双交联策略，创新性地制备出了具有高度取向及可控纳米级褶皱图案的柔性纤维素复合膜，不仅提高了样品表面粗糙度，使其具有一个高的表面拉曼增强效果，且纤维素属于生物质材料，制备出的纤维素复合膜具有可降解及生物相容性好等特点，符合当今绿色可持续的发展理念。符合当今绿色可持续的发展理念。符合当今绿色可持续的发展理念。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高表面拉曼增强效应有序纳米褶皱纤维素复合膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及表面拉曼增强
，尤其涉及一种具有高表面拉曼增强效应有序纳米褶皱纤维素复合膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]拉曼光谱技术是用来探测和识别分子的常用技术之一。但有机分子和生物分子的正常拉曼散射由于截面小且检测量少，使得检测到的信号强度非常弱，通常在10
‑
30
～10
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25
cm2范围内。当激光照射到具有一定粗糙度且附有金属粒子的物质表面时，会在金属界面上激发产生表面等离子体。表面增强拉曼散射(SERS)的强度可以显著提高到10个数量级，特别是在金属纳米粒子的尖角和边缘之间的狭窄纳米间隙附近产生巨大电磁场的“热点”。这使得分析物的检测和鉴定下降到单分子水平，极大地提高了检测精度及检测范围。
[0003]粗糙的物质表面可以增加样品表面形貌，这将更有利于涂覆的贵金属纳米粒子之间的耦合。而提高物质表面粗糙度的一个常用方法就是在表面形成褶皱结构，光刻法是最常用于物质表面形貌形成的技术方法，操作简单，但是制备过程中所使用的设备仪器价格昂贵，无法得到广泛应用。此外，其他科研工作者发现了一种更经济高效的方式，利用不同材料间存在的热膨胀系数或热力学稳定性差异等因素，通过旋涂、镀层、气相沉积及蒸镀等方式，在物质表面制备出具有大面积微米甚至纳米级的自褶皱图案，从而提高了物质表面的粗糙度。然而通过这些策略形成的褶皱图案多是无序的，且并不可控，所以找到一种可以方便快捷的方法制备出表面具有有序可控褶皱形貌仍是一个巨大的挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供种具有高表面拉曼增强效应有序纳米褶皱纤维素复合膜及其制备方法，不仅提高了样品表面粗糙度，具有可降解及生物相容性好等特点，符合当今绿色可持续的发展理念。
[0005]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：
[0006]本专利技术提供了一种具有高表面拉曼增强效应有序纳米褶皱纤维素复合膜的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将纤维素和纤维素溶剂混合，得到纤维素溶液；
[0008](2)将纤维素溶液离心并加入化学交联剂，得到碱凝胶；
[0009](3)碱凝胶离心后定型，在凝固浴中进行外力牵伸取向；
[0010](4)将牵伸后的碱凝胶在凝固浴中再生，得到高取向褶皱水凝胶；
[0011](5)将高取向褶皱水凝胶用硝酸银溶液浸泡，再用硼氢化钠溶液浸泡，干燥，得到具有高表面拉曼增强效应有序纳米褶皱纤维素复合膜。
[0012]作为优选，所述纤维素为棉短绒浆、竹浆、木浆和草浆中的一种或多种；所述纤维素溶剂包括如下重量份的组分：碱6～10份、尿素13～17份、氧化锌0～10份、水75～82份；所
述纤维素和纤维素溶剂的质量比为25～35：480～520；所述碱为氢氧化锂和/或氢氧化钠。
[0013]作为优选，步骤(1)中所述混合后进行搅拌，所述搅拌的温度为
‑
20～0℃，搅拌的速度为3000～10000rpm，搅拌的时间为1～10min。
[0014]作为优选，步骤(2)中所述离心的速度为7500～8500rpm，离心的时间为25～35min。
[0015]作为优选，所述化学交联剂为环氧氯丙烷、环氧氯丁烷、戊二醛、京尼平和聚乙二醇二缩水甘油醚的一种或多种；所碱凝胶中化学交联剂的质量分数为0.05～2％；步骤(2)中加入化学交联剂后进行搅拌，所述搅拌的温度为
‑
20～5℃，搅拌的速度为200～400rpm，搅拌的时间为1～3h。
[0016]作为优选，步骤(3)中所述离心的速度为5500～6500rpm，离心的时间为3～7min，步骤(3)中所述定型时的温度为0～15℃，定型的时间为18～30h。
[0017]作为优选，步骤(3)和(4)中的所述凝固浴独立的为酸性凝固浴或其他凝固浴；所述酸性凝固浴中的酸为硫酸、盐酸、柠檬酸和植酸中的一种或多种，所述酸性凝固浴中酸的质量分数为0.01～20％；所述其他凝固浴中的有效成分为甲醇、乙醇、丙酮、甘油、叔丁醇和水中的一种或多种，所述其他凝固浴中有效成分的质量分数为50～100％。
[0018]作为优选，步骤(5)中所述硝酸银溶液的浓度为0.0008～0.0012mol/L，所述硝酸银溶液浸泡的时间为0.5～1.5h；步骤(5)中所述硼氢化钠溶液的浓度为0.008～0.012mol/L，所述硼氢化钠溶液浸泡的时间为0.5～1.5h。
[0019]作为优选，步骤(5)中所述干燥时采用限域干燥，所述干燥的温度为20～30℃。
[0020]本专利技术还提供了所述制备方法制备的具有高表面拉曼增强效应有序纳米褶皱纤维素复合膜。
[0021]本专利技术提供了一种具有高表面拉曼增强效应有序纳米褶皱纤维素复合膜及其制备方法，将纤维素用纤维素溶剂溶解后引入化学交联剂，搅拌得到碱凝胶；碱凝胶经过外力牵伸取向，在凝固浴中再生后得到高取向褶皱水凝胶，用硝酸银溶液和硼氢化钠溶液分别浸泡，干燥后得到纤维素复合膜。本专利技术通过外力辅助下凝固浴诱导的双交联策略(化学和物理双交联)，创新性地制备出了具有高度取向及可控纳米级褶皱图案的柔性纤维素复合膜，不仅提高了样品表面粗糙度，使其具有一个高的表面拉曼增强效果，且纤维素属于生物质材料，制备出的纤维素复合膜具有可降解及生物相容性好等特点，符合当今绿色可持续的发展理念。
附图说明
[0022]图1为实施例1～3所制得的纤维素复合膜的SEM图像；
[0023]图2为实施例1～3所制得的纤维素复合膜材料的拉曼检测效果图；
[0024]图3为实施例3所制备的纤维素复合膜材料，与对比例所制得的纤维素复合膜在浸泡在同一浓度罗丹明溶液及统一测试条件下的表面拉曼增强效果。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种具有高表面拉曼增强效应有序纳米褶皱纤维素复合膜的制备方法，包括如下步骤：
[0026](1)将纤维素和纤维素溶剂混合，得到纤维素溶液；
[0027](2)将纤维素溶液离心并加入化学交联剂，得到碱凝胶；
[0028](3)碱凝胶离心后定型，在凝固浴中进行外力牵伸取向；
[0029](4)将牵伸后的碱凝胶在凝固浴中再生，得到高取向褶皱水凝胶；
[0030](5)将高取向褶皱水凝胶用硝酸银溶液浸泡，再用硼氢化钠溶液浸泡，干燥，得到具有高表面拉曼增强效应有序纳米褶皱纤维素复合膜。
[0031]在本专利技术中，所述纤维素优选为棉短绒浆、竹浆、木浆和草浆中的一种或多种。
[0032]在本专利技术中，所述纤维素溶剂优选包括如下重量份的组分：碱6～10份、尿素13～17份、氧化锌0～5份、水75～82份，进一步优选为碱7～9份、尿素14～16份、氧化锌1～3份，水76～81份，再进一步优选为：碱7.5份、尿素12份、氧化锌1.5份、水80份。
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高表面拉曼增强效应有序纳米褶皱纤维素复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将纤维素和纤维素溶剂混合，得到纤维素溶液；(2)将纤维素溶液离心并加入化学交联剂，得到碱凝胶；(3)碱凝胶离心后定型，在凝固浴中进行外力牵伸取向；(4)将牵伸后的碱凝胶在凝固浴中再生，得到高取向褶皱水凝胶；(5)将高取向褶皱水凝胶用硝酸银溶液浸泡，再用硼氢化钠溶液浸泡，干燥，得到具有高表面拉曼增强效应有序纳米褶皱纤维素复合膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素为棉短绒浆、竹浆、木浆和草浆中的一种或多种；所述纤维素溶剂包括如下重量份的组分：碱6～10份、尿素13～17份、氧化锌0～10份、水75～82份；所述纤维素和纤维素溶剂的质量比为25～35：480～520；所述碱为氢氧化锂和/或氢氧化钠。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述混合后进行搅拌，所述搅拌的温度为
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20～0℃，搅拌的速度为3000～10000rpm，搅拌的时间为1～10min。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述离心的速度为7500～8500rpm，离心的时间为25～35min。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述化学交联剂为环氧氯丙烷、环氧氯丁烷、戊二醛、京尼平和聚乙二醇二缩水甘油醚的一种或多种；所碱凝胶中化学交联剂的质量分数为...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶冬冬，林泽婉，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：