本发明专利技术公开了一种银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜及其制备方法和用途。薄膜为覆于衬底上的厚度为100～360nm的由包覆聚丙烯酸钠的银纳米方块和聚丙烯酸钠组成的复合薄膜，其中，银纳米方块的边长为60～100nm，聚丙烯酸钠的厚度为40～60nm；方法为先分别配制硝酸银戊二醇溶液和聚乙烯吡咯烷酮戊二醇溶液后，将氯化钠乙二醇溶液与聚乙烯吡咯烷酮戊二醇溶液混合得混合液，再将硝酸银戊二醇溶液和混合液注入戊二醇前驱液中得反应液；接着，先对反应液稀释后进行固液分离得银纳米方块，再将银纳米方块与溶剂乙醇或N，N-二甲基甲酰胺混合后，与聚丙烯酸钠水溶液混合并超声得混体液，之后，将混体液滴于衬底上晾干，制得目标产物。它可用作基底来测量多种有机物。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合薄膜及制备方法和用途，尤其是一种银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜及其制备方法和用途。
技术介绍
超高灵敏表面增强拉曼散射(SERS)检测要求基底具有很高的SERS活性，并能有效吸附检测分子。目前，应用最广泛有效的SERS基底是基于任意形貌的金/银纳米粒子的集合体，如在2008年10月29日公开的中国专利技术专利申请公布说明书CN 101294904 A中披露的“一种表面增强拉曼散射基底的制备方法”。该说明书中提及的制备方法为使用硝酸银、柠檬酸钠和聚丙烯酸钠作为原料，采用液相化学法获得一种能使检测信号稳定的表面增强拉曼散射基底；以用于胸腺嘧啶及其结构类似化合物的检测和定量分析。但是，这种制备方法和其产物及用途均存在着不足之处，首先，产物的形貌无规则，当将其作为SERS基底时，需加入氯化钠进行定容，增加了检测的不便性；其次，获得的SERS基底虽可对胸腺嘧啶及其结构类似化合物进行检测和定量分析，却不能将其用于检测其它有机污染物；再次，制备方法不能获得用于检测其它有机污染物的SERS基底。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种使用便捷、对有机污染物罗丹明、三聚氰胺和甲基1605分子均能进行有效检测的银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜。本专利技术要解决的另一个技术问题为提供一种上述银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜的制备方法。本专利技术要解决的还有一个技术问题为提供一种上述银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜的用途。为解决本专利技术的技术问题，所采用的技术方案为银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜包括基底，特别是，所述基底为覆于衬底上的厚度为100 360nm的复合薄膜，所述复合薄膜由包覆聚丙烯酸钠的银纳米方块和聚丙烯酸钠组成；所述银纳米方块的边长为60 lOOnm，所述聚丙烯酸钠的厚度为40 60nm。作为银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜的进一步改进，所述的衬底为导体，或半导体，或绝缘体；所述的包覆有聚丙烯酸钠的银纳米方块为单层有序致密排列。为解决本专利技术的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为上述银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜的制备方法包括液相法，特别是完成步骤如下步骤1，先分别配制浓度为4 6wt%的硝酸银戊二醇溶液和聚乙烯吡咯烷酮戊二醇溶液，再将浓度为O. 8 I. 2g/L的氯化钠乙二醇溶液与聚乙烯吡咯烷酮戊二醇溶液相混合，得到混合液，其中，混合液中的聚乙烯吡咯烷酮与氯化钠的质量比为320 600 1 ；步骤2，先将硝酸银戊二醇溶液和混合液同时注入搅拌下的、温度为140 160°C的戊二醇前驱液中反应3 5h，得到反应液，其中，反应液中的硝酸银戊二醇溶液、混合液和戊二醇前驱液的体积比为28 32 28 32 48 52，再使用乙醇或N，N-二甲基甲酰胺稀释常温下的反应液后，对其进行固液分离处理，得到银纳米方块；步骤3，先配制浓度为1. 5 2. 5g/L的银纳米方块乙醇溶液或银纳米方块N，N-二甲基甲酰胺溶液，再将银纳米方块乙醇溶液或银纳米方块N，N-二甲基甲酰胺溶液与浓度为4. 5 5. 5g/L的聚丙烯酸钠水溶液相混合，并超声至少30min，得到混体液，其中，混体液中的银纳米方块与聚丙烯酸钠的质量比为1. 8 2. 2 :1，之后，将混体液滴加于衬底之上，待衬底上的混体液晾干后，制得银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜。作为银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜的制备方法的进一步改进，所述的聚乙烯吡咯烷酮为分子量为58000的聚乙烯吡咯烷酮K29 ;所述的注入戊二醇前驱液中的硝酸银戊二醇溶液、混合液的速率均为600μ L/min ;所述的搅拌下的戊二醇前驱液的搅拌速率为400 600r/min ;所述的稀释反应液时的反应液与乙醇或N, N-二甲基甲酰胺的体积比为1:2 4 ;所述的固液分离处理为交替进行2 3次的离心洗涤与分离，其中，离心洗涤时的转速为8000 12000r/min、时间为3 5min，离心分离时的转速为1300 1700r/min、时间为I 3min，洗涤为使用乙醇或N，N-二甲基甲酰胺对离心得到的沉淀物进行清洗；所述的滴加于衬底之上的混体液的体积为1. 4 1. 8 μ L/mm2。为解决本专利技术的还有一个技术问题，所采用的还有一个技术方案为上述银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜的用途为，将银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜作为表面增强拉曼散射的活性基底，使用激光拉曼光谱仪测量其上附着的有机物的含量，所述有机物为罗丹明(R6G)，或三聚氰胺，或甲基1605。作为银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜的用途的进一步改进，所述的激光拉曼光谱仪的激发光的波长为532nm、功率为O. 3mW、积分时间为5 15s。相对于现有技术的有益效果是，其一，对制得的目标产物分别使用透射电镜和X射线衍射仪进行表征，由其结果可知，目标产物为覆于衬底上的、由众多的包覆有膜状物的纳米方块和膜状物组成的复合薄膜；其中，复合薄膜的厚度为100 360nm，纳米方块的边长为60 lOOnm，膜状物的厚度为40 60nm。纳米方块为银纳米方块。其二，将制得的目标产物作为SERS活性基底，经分别对有机物罗丹明、三聚氰胺和甲基1605进行多次多批量的测试，当被测物罗丹明的浓度低至10_15mol/L、三聚氰胺的浓度低至10_8mol/L、甲基1605的浓度低至10_7mol/L时，仍能将其有效地检测出来，且其检测的一致性和重复性于目标产物上的多点和任一点都非常的好。目标产物实现超高检测灵敏度的机理为，在实际的检测中，许多待检测分子是非极性的，无法被有效地吸附到极性的银纳米单元表面，从而导致SERS检测的分子种类受到了一定的限制。对此，本专利技术一是选择比通用的银纳米粒子能够激发出更强表面等离子体的方块状银纳米颗粒，以获得更高的电磁场增强；二是设法将银纳米颗粒与有机聚合物——聚丙烯酸钠相复合，利用聚合物交联的分子链“抓住”检测分子。从而使目标产物被用作SERS活性基底时，包覆于银纳米方块的超吸水性材料聚丙烯酸钠在吸附有机物溶液后将发胀，使得极性的或者非极性的待检测分子束缚在聚丙烯酸钠构成的膜网中，随着目标产物的干燥，其上附着着的有机物分子将随着聚丙烯酸钠膜网的收缩而逐渐地靠近银纳米方块，从而实现了对极性或者非极性分子的高灵敏度检测。其三，制备方法科学、有效既制备出了形貌规则、结构稳定的覆于衬底上的由包覆聚丙烯酸钠的银纳米方块和聚丙烯酸钠组成的复合薄膜，又使制得的目标产物与激光拉曼光谱仪配合后，具备了对环境有毒污染物罗丹明、三聚氰胺和甲基1605进行快速痕量检测的功能，还使制得的目标产物可作为SERS活性基底直接使用，不需再对其进行定容、定型的处理，不仅便捷，也降低了检测的成本和减少了检测所需的时间。作为有益效果的进一步体现，一是衬底优选为导体，或半导体，或绝缘体，不仅使衬底的来源不受限制，还使制备工艺更易实施且灵活。二是包覆有聚丙烯酸钠的银纳米方块优选为单层有序致密排列，利于获得更强和更稳定的SERS信号。三是聚乙烯吡咯烷酮优选为分子量为58000的聚乙烯吡咯烷酮K29，有利于对银纳米方块形貌的有效控制。四是注入戊二醇前驱液中的硝酸银戊二醇溶液、混合液的速率均优选为600 μ L/min，搅拌下的戊二醇前驱液的搅拌速率优选为4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种银纳米方块?聚丙烯酸钠复合薄膜，包括基底，其特征在于：所述基底为覆于衬底上的厚度为100～360nm的复合薄膜，所述复合薄膜由包覆聚丙烯酸钠的银纳米方块和聚丙烯酸钠组成；所述银纳米方块的边长为60～100nm，所述聚丙烯酸钠的厚度为40～60nm。
【技术特征摘要】
1.一种银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜，包括基底，其特征在于 所述基底为覆于衬底上的厚度为100 360nm的复合薄膜，所述复合薄膜由包覆聚丙烯酸钠的银纳米方块和聚丙烯酸钠组成； 所述银纳米方块的边长为60 IOOnm,所述聚丙烯酸钠的厚度为40 60nm。2.根据权利要求I所述的银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜，其特征是衬底为导体，或半导体，或绝缘体。3.根据权利要求I所述的银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜，其特征是包覆有聚丙烯酸钠的银纳米方块为单层有序致密排列。4.一种权利要求I所述银纳米方块-聚丙烯酸钠复合薄膜的制备方法，包括液相法，其特征在于完成步骤如下 步骤I，先分别配制浓度为4 6wt%的硝酸银戊二醇溶液和聚乙烯吡咯烷酮戊二醇溶液，再将浓度为O. 8 I. 2g/L的氯化钠乙二醇溶液与聚乙烯吡咯烷酮戊二醇溶液相混合，得到混合液，其中，混合液中的聚乙烯吡咯烷酮与氯化钠的质量比为320 600 1 ； 步骤2，先将硝酸银戊二醇溶液和混合液同时注入搅拌下的、温度为140 160°C的戊二醇前驱液中反应3 5h，得到反应液，其中，反应液中的硝酸银戊二醇溶液、混合液和戊二醇前驱液的体积比为28 32 28 32 48 52，再使用乙醇或N，N-二甲基甲酰胺稀释常温下的反应液后，对其进行固液分离处理，得到银纳米方块； 步骤3，先配制浓度为I. 5 2. 5g/L的银纳米方块乙醇溶液或银纳米方块N，N- 二甲基甲酰胺溶液，再将银纳米方...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄竹林，孟国文，钱益武，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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