[發明專利]一種聚集態銀納米顆粒的柔性水凝膠SERS芯片

在審

• 申請號: 202111337281.6
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN114062347A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 董永強;陳明明;張佳欣;林振宇
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;B82Y30/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 吳姍姍;蔡學俊

本發明屬于表面增強拉曼基底制備領域，具體涉及一種聚集態銀納米顆粒的柔性水凝膠SERS芯片，其是由單層碳基點包裹的銀納米顆粒聚集成聚集形態銀納米材料（a?AgNPs/CDs），隨后將其嵌入聚乙烯醇溶液（PVA）中，通過物理交聯的方法使其成膠。本發明制備方法簡單便捷，無污染，且技術要求低，具有很強可操作性，該柔性水凝膠表面增強拉曼散射芯片可以應用于實際樣品，無需任何復雜的預處理，具有良好的表面增強拉曼活性，可用于某些環境污染物、非法食品添加劑的檢測。

技術領域

本發明屬于表面增強拉曼基底制備領域，具體涉及一種單層碳基點覆蓋的聚集銀納米粒子，并與水凝膠雜交以制備新型水凝膠表面增強拉曼散射芯片的制備方法。

背景技術

表面增強拉曼散射是一種發展中的分析技術，可以極大地放大吸收在某些特殊基底材料上的分析物的拉曼光譜信號。表面增強拉曼散射分析具有響應快、指紋信息豐富、靈敏度高、檢測范圍廣、前處理簡單等優點，在生物組織、食品安全、環境檢測、藥物分析等諸多領域顯示出巨大的應用潛力。然而，由于表面增強拉曼散射基底的限制，距離這種新型傳感技術的廣泛普及還有一定距離?？偟膩碚f，目前大多數表面增強拉曼散射基底都存在以下問題：1) 難以兼顧高靈敏度和長期穩定性。新鮮銀納米結構通常表現出比金納米材料更好的表面增強拉曼散射活性，但穩定性較差，限制了它們作為表面增強拉曼散射基底的應用。2) 目前的表面增強拉曼散射基底是在固態或液態下制造的。通常，固態表面增強拉曼散射基板由于易于操作而比液態更受歡迎。 然而，由于表面增強拉曼散射活性納米粒子的均勻分布和眾所周知的“咖啡環”效應，大多數固態表面增強拉曼散射基底顯示出較差的重復性。3）更糟糕的是，目前的表面增強拉曼散射基底克服來自真實樣品的干擾是一個很大的挑戰。 因此，開發新的、更合理的表面增強拉曼散射基底對于促進表面增強拉曼散射的應用是非常緊迫的。

水凝膠作為一種新型的包封材料，是具有三維層次結構的交聯聚合物網絡，能夠保留大量水分。在眾多水凝膠中，聚乙烯醇是一種柔韌且穩定的有機聚合物，用于醫藥、水凈化和儲能等領域。最近，水凝膠也被應用于表面增強拉曼散射基底以提高穩定性和可重復性。 受此啟發，我們通過在聚乙烯醇水凝膠中嵌入單層碳基點覆蓋聚集的銀納米粒子開發了一種新型水凝膠 表面增強拉曼散射芯片。所獲得的水凝膠表面增強拉曼散射芯片與傳統的表面增強拉曼散射基底相比具有許多明顯的優勢：這些顯著優勢為水凝膠表面增強拉曼散射芯片在表面增強拉曼散射傳感中提供了巨大的應用潛力。例如，我們使用水凝膠表面增強拉曼散射芯片檢測了包括豆漿在內的各種真實樣品中的痕量福美雙和2-(4-噻唑基)苯并咪唑 (TBZ)。

發明內容

本發明的目的在于針對現有材料的不足，提供一種水凝膠表面增強拉曼散射芯片及其制備方法，該方法操作簡單、成本低廉，所獲得的水凝膠表面增強拉曼散射芯片材料具有良好的表面增強拉曼活性，可用于某些環境污染物、非法食品添加劑的檢測。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種聚集態銀納米顆粒的柔性水凝膠SERS芯片，其是由單層碳基點包裹的銀納米顆粒聚集成聚集形態銀納米材料（a-AgNPs/CDs），隨后將其嵌入聚乙烯醇溶液（PVA）中，通過物理交聯的方法使其成膠。

其制備方法包括以下步驟：

1）將聚乙烯醇分散在去離子水中，并在90℃水浴下攪拌，得均勻的聚乙烯醇溶液；

2）再向步驟1）所得聚乙烯醇溶液中加入單層碳基點覆蓋的聚集態銀納米材料a-AgNPs/CDs，并在室溫下攪拌30 min；

3）將步驟2）所得混合溶液轉移到以0.1- 100 mm厚度為介質的玻璃模具中，并在-24℃和室溫下循環冷凍解凍；

4）將步驟3）所得模具解凍后既得水凝膠表面增強拉曼散射芯片。

步驟1）中所述加入聚乙烯醇的質量為1.0 g~2.2 g，所述去離子水的體積為8.8mL~10.8 mL；聚乙烯醇的濃度為83 mg/mL~183 mg/mL。