一种Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底的制备方法技术

本发明专利技术公开一种Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底的制备方法，即将Cu纳米粒子油墨涂在PET基底，干燥后将Cu/PET复合薄膜浸入AgNO3溶液中氧化还原。通过本发明专利技术制备的Ag/Cu/PET SERS基底含有Ag和Cu两种纳米粒子，对罗丹明6G溶液和结晶紫溶液的最低检测限分别可达10

【技术实现步骤摘要】
一种Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底的制备方法


[0001]本专利技术属于拉曼检测
，具体涉及一种Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底的制备方法。

技术介绍

[0002]表面增强拉曼散射(SERS)最早是Fleischman在1974年发现的，是在普通的拉曼散射的基础上发展起来的一种技术，它克服了传统拉曼光谱信号低的缺点，可以获得常规拉曼光谱所不易得到的结构信息，目前广泛地应用于生物医学、表面科学、生物传感、食品安全以及痕量分析检测等领域。对于SERS的增强机理，占主导地位的是电磁增强机制(EM)，该机制认为SERS主要与贵金属纳米结构和表面等离激元有关。金属局域表面等离激元和入射光子相互作用满足一定条件时会发生耦合共振，即局域表面等离激元共振，该共振现象具有极强局域电磁场增强效应，尤其在纳米结构的特定位置如尖端，粒子间的纳米间隙(<10nm)等位置(称之为“热点”位置)产生更强的局域电磁场增强。由于金属基底表面附近的局域电场被极大增强，所以导致吸附在SERS基底上的待测分子的拉曼信号也被极大提高，电磁增强的增强因子可达108以上。目前常用的SERS基底主要是金、银、铜等。其中金银柔性SERS基底的制备已趋于成熟，但是金银成本较高，制备工艺复杂且所需设备高昂，而铜的价格低廉，但是其增强因子不如金和银。所以开发一种简单的新工艺以改善铜的表面拉曼增强性能，使之与金银比肩一直是前沿热点问题。
[0003]置换反应是改性铜表面拉曼增强性能手段中最简单有效的方法。2017年胡等人将铜箔作为基底，通过置换反应得到Ag
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Cu合金SERS基底，其对罗丹明6G(R6G)溶液的检测限最低可达10
‑
13
M。Tzeng等先在铜箔上气相沉积石墨烯，随后通过置换反应，制备Ag/G/Cu SERS基底，对R6G溶液的检测限最低可达10
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M。徐等人通过将激光诱导聚合物表面选择性金属化与改进的电镀置换反应相结合，制备Ag
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Cu合金SERS基底，其对R6G溶液的最低检测限可达10
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M。在已报道的工作中，铜层的制备成本高，且不能灵活调整SERS基底的图案形状，无法满足当代灵活多变的生产需求。
[0004]纳米粒子油墨沉积作为一种新兴的增材制造方法，以其自由灵活的沉积图案选择性和负载衬底选择性，在SERS基底制备领域发挥重要作用。丘等人利用丝网印刷，将银纳米粒子印在背底上，制备高重复性的表面增强拉曼光谱阵列(6
×
10个印刷点)。该材料对罗丹明6G的检测限可以达到1.6
×
10
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13
M。Godoy等人利用喷墨技术，将70nm的金纳米球油墨印在疏水纸上，以此制备SERS基底。其对结晶紫(CV)的检测限可达10
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11
M。且每个SERS图案的成本只需0.01美元，极大降低了SERS基底的制备成本。目前金银油墨的应用比较广泛，但利用铜油墨制备高灵敏度的SERS基底却很少被报道。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提出一种Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底的制备方法，该方法简单快捷，成本低，造型灵活，所制备的基底检测灵敏度高，SERS性能
均匀，且弯曲稳定性高。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]制备Cu纳米粒子油墨，超声清洗PET膜，根据实际需求将Cu纳米粒子油墨在PET膜上涂成相应的图案，真空干燥后将Cu/PET复合薄膜浸入AgNO3溶液中氧化还原，用去离子水清洗干燥，即可制备得到Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底。
[0008]其中，所述的Cu纳米粒子油墨中Cu含量在30
‑
80wt％。
[0009]其中，所述PET膜超声清洗时间为10
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30min。
[0010]其中，所述的Cu纳米粒子油墨中Cu纳米粒子尺寸为5
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300nm。
[0011]其中，所述的浸入AgNO3溶液，AgNO3溶液的浓度为0.005
‑
0.05M，浸入时间0.5
‑
2min。本专利技术的有益效果如下：
[0012]本专利技术的一种Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底的制备方法，利用该方法制备的基底检测R6G溶液，最低检测限可达10
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M；检测CV溶液，最低检测限可达10
‑
10
M，并且该基底SERS性能分布均匀，随机取10个点测试，同一峰位处的特征峰强度之间的最小相对标准偏差值低至0.131，除此之外，弯曲稳定性也很卓越，以弯曲半径3mm弯曲角180
°
前后弯折15次后，SERS性能基本不变。该基底灵敏度高，成本低，制备方法简单，可根据需求灵活调整基底图案形状。
附图说明
[0013]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0014]图1为制备Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底的实验流程图。
[0015]图2为Cu/PET复合膜的扫描电子显微镜图像。
[0016]图3为Cu/PET复合膜中对应图2位置的铜元素和碳元素分布图
[0017]图4为Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底的扫描电子显微镜图像
[0018]图5为Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底对应图4位置的铜元素和银元素的分布图
[0019]图6为Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底对10
‑8‑
10
‑
18
M R6G溶液的拉曼光谱
[0020]图7为Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底对10
‑7‑
10
‑
10
M CV溶液所得拉曼光谱
[0021]图8为10
‑8M R6G溶液检测条件下，测试612cm
‑1峰位所得的拉曼扫描成像图
[0022]图9为Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底以弯曲半径3mm弯曲角180
°
分别弯曲0，5，10，15次后的SERS性能变化
具体实施方式
[0023]为了使本领域的技术人员更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所述附图说明如下。
[0024]实施例1
[0025]Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底的制备方法，包括以下步骤：
[0026](1)根据PET膜的面积，制备相应体积的Cu纳米粒子油墨。本例以1cm
×
1cm PET膜为例。取4ml乙二醇和1.7ml乳酸配备成混合溶液，再加入1g NaH2PO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备Cu纳米粒子油墨，超声清洗PET膜，根据实际需求将Cu纳米粒子油墨在PET膜上涂成相应的图案，真空干燥后将Cu/PET复合薄膜浸入AgNO3溶液中氧化还原，用去离子水清洗并干燥，即可制备得到Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底。2.根据权利要求1所述的一种Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底的制备方法，其特征在于，所述Cu纳米粒子油墨中Cu含量在30
‑
80wt％。3.根据权利要求1所述的一种Ag/Cu/PET双纳米粒子柔性SERS基底的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁金妍，华承志，潘登，张玲，刘瑾，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：