一种高性能柔性表面增强拉曼基底的制备方法及应用

本发明涉及材料检测，尤其是涉及一种高性能柔性表面增强拉曼基底的制备方法及应用。

背景技术：

1、表面增强拉曼散射(sers)作为一种实时表面分析技术，具有快速、无损、超灵敏和指纹诊断的特点，被广泛应用于有机和生物分子的测定、痕量物质的检测、农业和食品检测等领域，比如检测农药残余。表面增强拉曼散射（sers）作为一种新兴的检测技术，具有独特的优势，可以将拉曼散射信号放大许多数量级，被广泛应用于表面科学和材料科学等领域。然而，常见的sers基底通常采用固体材料，基于硅片、玻璃片、电极以及阳极氧化铝等基底，不能吸附在任意复杂的表面进行原位检测，使其在实际应用方面存在一定的局限性。而柔性sers基底能够有效克服这一问题，实现对不规则样品（如蔬菜、瓜果表面）进行取样并快速检测分析。

2、公开(公告)号为cn111999279a的中国专利文件提出了一种基于小球阵列的柔性sers基底及其制备方法，但是其制备过程涉及小球阵列由硬质基底到柔性基底的转移，过程繁琐。公开(公告)号为cn111208113a的中国专利文件公开了一种直接在柔性薄膜衬底表面原位氧化还原获得纳米银的基底材料制备方法，但是该材料在检测应用中会存在载玻片基底峰带来的干扰情况。

3、另外，研究表明，ag、cu、au等金属表面吸附不同的分子或离子，如吡啶、氰离子、苯、co、n、……（已有一二百种有机、无机分子和离子）时均发现拉曼散射截面有不同程度增强，增强效应与金属表面亚微观的粗糙程度有关。

4、而纳米金颗粒即指金的微小颗粒，其直径在1~100nm，化学性质稳定，并具有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性。

5、因此，如何制备一种高性能柔性的表面增强拉曼基底，且在柔性拉曼基底的基础上，增加金属离子的粗糙程度，从而进一步的提高拉曼散射的增强效应，提升其检测效果，是需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

2、本发明提供一种高性能柔性表面增强拉曼基底的制备方法，包括以下步骤：

3、s1，配制纳米金颗粒溶液；

4、s2，使用s1中的纳米金颗粒溶液，生长得到大直径的球形纳米金颗粒溶液；

5、s3，使用预制膨胀石墨，配制得到膨胀石墨溶液；

6、s4，将s2中的球形纳米金颗粒溶液与s3中的膨胀石墨溶液进行混合搅拌得到混合溶液，将混合溶液离心处理后得到浓缩溶液，将浓缩溶液滴涂在滤纸上，干燥后得到高性能柔性表面增强拉曼基底。

7、作为本发明进一步的方案：步骤s4中，在混合溶液中加入一定量的化学聚积剂，使纳米金颗粒聚积在膨胀石墨表面。

8、作为本发明进一步的方案：所述化学聚积剂为元素x的氯化物，其中元素x为元素锂、钠或钾之一。

9、作为本发明进一步的方案：在步骤s1中，采用合成法配制纳米金颗粒溶液，具体为：将四氯金酸溶解在超纯水中，然后搅拌并加热至沸点，再快速注入一定量的柠檬酸钠溶液，反应完成后，形成纳米金颗粒溶液。

10、作为本发明进一步的方案：在步骤s2中，采用种子生长法得到大直径的球形纳米金颗粒溶液，具体为：将一定量的四氯金酸和硝酸银溶于超纯水中形成溶液，并加入一定量的步骤s1中配制的纳米金颗粒溶液，进行搅拌，并滴入一定量的预制抗坏血酸溶液，得到直径相对较大的球形纳米金颗粒溶液。

11、作为本发明进一步的方案：在步骤s3中，预制膨胀石墨的具体配制方法为：将乙酸与硝酸搅拌混合，加入一定量的鳞片石墨，持续搅拌，并添加一定量的高锰酸钾，待反应充分完成后，将所得混合物水洗处理至中性，随后经过干燥、高温膨化处理，得到膨胀石墨。

12、作为本发明进一步的方案：在步骤s3中，配制膨胀石墨溶液的具体配制方法为：将预制膨胀石墨加入超纯水中，并使用超声波仪器进行处理，使其均匀分散在水中，形成膨胀石墨溶液。

13、本发明还提供一种高性能柔性表面增强拉曼基底的应用，根据上述的制备方法，制备得到拉曼基底，并使用所述拉曼基底作为拉曼分子探针，对采集对象的成分进行定性或定量的分析或检测。

14、作为本发明进一步的方案：对液态采集对象进行检测，具体为：将液态采集对象滴涂至上述拉曼基底，待其自然风干后置于拉曼光谱检测设备中进行检测。

15、作为本发明进一步的方案：对固态采集对象进行检测，具体为：使用上述拉曼基底擦拭固态采集对象的表面进行取样，将擦拭取样后的拉曼基底于拉曼光谱检测设备中进行检测。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、1、通过在纳米金颗粒溶液中，生长得到相对较大直径的球形纳米金颗粒溶液，从而可以增大纳米金颗粒的表面积，提高其在滤纸上的粗糙程度，增加金属离子的表面粗糙程度，从而进一步的提高拉曼散射的增强效应，提升其检测效果。

18、2、还通过在球形纳米金颗粒溶中添加混合膨胀石墨溶液，使纳米金颗粒可以富集到膨胀石墨的表面，从而进一步的增加滤纸上金属离子的表面粗糙程度，进而提高拉曼散射的增强效应，提升其检测效果。

19、3、还通过在混合溶液中添加化学聚积剂，使纳米金颗粒可以更好的聚积在膨胀石墨表面，形成更加密集、更加均匀、更加粗糙的金属离子表面，从而进一步的提高拉曼散射的增强效应，提升其检测效果。

20、因此，经过上述的改进，本发明可以提供一种高性能柔性表面增强拉曼基底的制备方法及应用，使该柔性表面增强拉曼基底具有可重复性强、灵敏度高、易于储存和携带的特性，使其便于对不规则物体表面进行拉曼检测，还可以进一步的提高拉曼散射的增强效应，提升其检测效果。

21、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种高性能柔性表面增强拉曼基底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高性能柔性表面增强拉曼基底的制备方法，其特征在于，步骤s4中，在混合溶液中加入一定量的化学聚积剂，使纳米金颗粒聚积在膨胀石墨表面。

3.根据权利要求2所述的一种高性能柔性表面增强拉曼基底的制备方法，其特征在于，所述化学聚积剂为元素x的氯化物，其中元素x为元素锂、钠或钾之一。

4.根据权利要求1所述的一种高性能柔性表面增强拉曼基底的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，采用合成法配制纳米金颗粒溶液，具体为：将四氯金酸溶解在超纯水中，然后搅拌并加热至沸点，再注入一定量的柠檬酸钠溶液，反应完成后，形成纳米金颗粒溶液。

5.根据权利要求1所述的一种高性能柔性表面增强拉曼基底的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，采用种子生长法得到大直径的球形纳米金颗粒溶液，具体为：将一定量的四氯金酸和硝酸银溶于超纯水中形成溶液，并加入一定量的步骤s1中配制的纳米金颗粒溶液，进行搅拌，并滴入一定量的预制抗坏血酸溶液，得到直径相对较大的球形纳米金颗粒溶液。

6.根据权利要求1所述的一种高性能柔性表面增强拉曼基底的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，预制膨胀石墨的具体配制方法为：将乙酸与硝酸搅拌混合，加入一定量的鳞片石墨，持续搅拌，并添加一定量的高锰酸钾，待反应充分完成后，将所得混合物水洗处理至中性，随后经过干燥、高温膨化处理，得到膨胀石墨。

7.根据权利要求1所述的一种高性能柔性表面增强拉曼基底的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，配制膨胀石墨溶液的具体配制方法为：将预制膨胀石墨加入超纯水中，并使用超声波仪器进行处理，使其均匀分散在水中，形成膨胀石墨溶液。

8.一种高性能柔性表面增强拉曼基底的应用，其特征在于，根据权利要求1-7中任一项所述的一种高性能柔性表面增强拉曼基底的制备方法，制备得到拉曼基底，并使用所述拉曼基底作为拉曼分子探针，对采集对象的成分进行定性或定量的分析或检测。

9.根据权利要求8所述的一种高性能柔性表面增强拉曼基底的应用，其特征在于，对液态采集对象进行检测，具体为：将液态采集对象滴涂至上述拉曼基底，待其自然风干后置于拉曼光谱检测设备中进行检测。

10.根据权利要求8所述的一种高性能柔性表面增强拉曼基底的应用，其特征在于，对固态采集对象进行检测，具体为：使用上述拉曼基底擦拭固态采集对象的表面进行取样，将擦拭取样后的拉曼基底于拉曼光谱检测设备中进行检测。

技术总结
本发明公开了一种高性能柔性表面增强拉曼基底的制备方法及应用，包括以下步骤：S1，配制纳米金颗粒溶液；S2，使用S1中的纳米金颗粒溶液，生长得到大直径的球形纳米金颗粒溶液；S3，使用预制膨胀石墨，配制得到膨胀石墨溶液；S4，将S2中的球形纳米金颗粒溶液与S3中的膨胀石墨溶液进行混合搅拌得到混合溶液，在混合溶液中加入一定量的化学聚积剂，使纳米金颗粒聚积在膨胀石墨表面。将混合溶液离心处理后得到浓缩溶液，将浓缩溶液滴涂在滤纸上，干燥后得到高性能柔性表面增强拉曼基底。综上所述，该柔性拉曼基底具有可重复性强、灵敏度高、易于储存和携带的特性，便于对不规则物体表面进行拉曼检测，还提高拉曼散射的增强效应，提升其检测效果。

技术研发人员：易圣辉,余奕欣,杨铭德,韩丰蔓,周彬斌
受保护的技术使用者：深圳北理莫斯科大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12