[发明专利]基于表面增强拉曼散射效应的微流器件及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流器件及制备方法和用途，尤其是一种基于表面增强拉曼散射效应的微流器件及其制备方法和用途。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)效应作为一种高敏感度的分析手段，已被广泛地应用于化学、生物化学和环境监测等领域，并取得了非常好的实效。目前，在SERS的实际应用过程中，人们也面临着一些不便之处，如现有的SERS检测过程往往是先萃取或浓缩待分析的污染样品，再将其溶液滴在SERS基底上，直至溶液挥发后再进行检测。这一过程不但耗费时间，同时也伴随着溶剂的挥发其中的待检测物质亦会挥发，造成了SERS基底表面待测分子的浓度不均匀，影响了检测的精确度。

为解决这一问题，人们作了一些尝试和努力，如试图将Au纳米颗粒(K.R.Strehle，et al，Anal Chem 2007，79，1542-1547)或Ag纳米颗粒(L.X.Quang，et al，Lab on a Chip 2008，8，2214-2219)与待检测溶液分别导入具有光学检测口的封闭器件中，在其微腔中混合并用于检测；或是将待分析溶液导入底部具有SERS活性基底的器件中，如底部置有Ag修饰的Si纳米棒阵列作为SERS基底的微流传感器(H.Mao，et al，Small 2013，1-8)。这些尝试和努力虽也能直接地检测出溶液中的污染物含量，却同时也存在着不足之处，首先，以Au或Ag纳米颗粒作为SERS活性单元时，要得到更多的SERS“热点”只能单纯地依赖增加贵金属颗粒的浓度，这又极可能地导致贵金属纳米颗粒的团聚而适得其反；其次，除Au或Ag纳米颗粒本身的制备过程较为复杂之外，检测后的Au或Ag纳米颗粒也难以回收，导致检测的成本过高且浪费过大；再次，使用底部具有SERS活性基底的微流传感器时，在导入待测溶液后溶液会充满底部基底与密封器件上部盖子之间的空间，致使检测过程中的激发光必须穿过上层待测溶液才能直接作用至基底上，从而使基底出射的信号会被大大地削弱，尤其是在待测溶液自身的透明度较差时，其影响更为明显；最后，现有的SERS微流器件一般均需借助于注射泵等设备来将待测溶液注入微腔中，这使整个系统变得更加复杂，不利于快速检测的实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服上述各种技术方案的局限性，提供一种结构简单、实用，以用于对溶液中的污染物直接进行SERS检测的基于表面增强拉曼散射效应的微流器件。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述基于表面增强拉曼散射效应的微流器件的制备方法。

本发明要解决的又一个技术问题为提供一种上述基于表面增强拉曼散射效应的微流器件的用途。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：基于表面增强拉曼散射效应的微流器件包括SERS基底，特别是，

所述SERS基底充满于上表面为透明盖玻片的腔体内，所述腔体的一端与滴管连通、另一端与滴管气囊连通；

所述SERS基底由化工(PU)海绵上修饰银纳米粒子组成，所述化工海绵由纤维交织成多孔网络，所述纤维的直径为60～80μm，所述多孔网络的孔直径为20～500μm，所述银纳米粒子的粒径为20～40nm。

作为基于表面增强拉曼散射效应的微流器件的进一步改进：

优选地，盖玻片的厚度≤0.1mm；确保了SERS基底出射信号的衰减为最小。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述基于表面增强拉曼散射效应的微流器件的制备方法包括原位还原法，特别是主要步骤如下：

步骤1，先将化工海绵浸入浓度为(2～3)×10^-2mol/L的硝酸银(AgNO₃)溶液中静置至少5min，再将其置于浓度为(4～6)×10^-2mol/L的硼氢化钠(NaBH₄)溶液中搅拌至少5min后静置至少5min，其中，化工海绵、硝酸银溶液和硼氢化钠溶液的重量比为0.1～0.3:100：100，得到其上修饰有银纳米粒子的化工海绵；

步骤2，先将其上修饰有银纳米粒子的化工海绵干燥，再将其充满于微流器件的腔体中，制得基于表面增强拉曼散射效应的微流器件。

作为基于表面增强拉曼散射效应的微流器件的制备方法的进一步改进：

优选地，在将其上修饰有银纳米粒子的化工海绵干燥前，先对其使用去离子水清洗；确保了SERS基底的品质，避免了杂质对检测精度的干扰。

为解决本发明的又一个技术问题，所采用的又一个技术方案为：上述基于表面增强拉曼散射效应的微流器件的用途为，