[发明专利]基于银纳米颗粒的复合柔性表面增强拉曼基底及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于银纳米颗粒的复合柔性表面增强拉曼基底及其制备方法。首先利用化学还原方法制备出含有大量银纳米颗粒(AgNPs)的银胶体；其次将银胶体与用甲苯稀释的聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合形成悬浊液，把悬浊液滴加在硬质基板表面上，加热固化形成内含大量银纳米颗粒的PDMS薄膜，剥离；最后用浸渍法在制备好的薄膜上面转移一层银纳米颗粒，制备出基于银纳米颗粒的复合柔性表面增强拉曼基底。实验表明，通过该方法制备的表面增强拉曼散射基底可实现高灵敏度的SERS检测，拉曼信号均匀，同时具有良好的机械稳定性和柔韧性，在大范围的拉伸应变下SERS信号没有衰减甚至出现大幅度提高。本发明方法简便快捷，成本廉价，可大面积重复制备。

技术领域

本发明属于纳米材料与光学技术领域，特别涉及一种基于银纳米颗粒的复合柔性表面增强拉曼基底及其制备方法。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)是一种高灵敏的探测界面特性和分子间相互作用的光谱手段，它通过分子特有的振动模式可实现单分子检测水平，从而在医疗诊断、环境保护、食品安全和国防安全等领域受到广泛关注。在SERS检测中，研究人员主要依靠金属纳米结构表面产生的等离子共振(LSPR)去实现电磁场的增强。一些硬性基底被用来沉积这些纳米结构并用作拉曼活性基底。但是在许多情况下，传统的硬性基底不适合直接探测物体表面的分子，尤其是在不平整或不易接触的表面，所以各种柔性拉曼活性基底应运而生。在近些年中，研究人员主要以纯聚合物材料为模板，为直接分析表面分子提供了辅助方式。同时这些基底大部分主要复杂的工艺技术，生产成本较高，限制了他们在公共生活和商业领域的大面积制备和推广。

PDMS因具有良好的生物相容性、光学透明性、柔韧性、无毒性、疏水性、易制造性、高透氧性和低成本等优点，在生物微机电、疏水保护涂层、拉曼光谱等方面得到广泛应用。

专利CN201611198339.2公开了一种无需表面修饰的PDMS基单层SERS基底及其制备方法，上述无需表面修饰的PDMS基SERS基地制备方法，包括如下步骤：制备均匀金属溶胶颗粒；在水油界面自组装单层致密的金属纳米颗粒薄膜；将金属纳米颗粒薄膜转移至未经表面处理的PDMS表面并形成致密均匀的SERS基底。但其对SERS信号的增强效果有待提高。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种基于银纳米颗粒的复合柔性表面增强拉曼基底及其制备方法。本发明提供的方法简单快捷，成本廉价，可大面积重复制备，同时制备的表面增强拉曼散射基底的灵敏度高，均匀性好，机械稳定性强，在大范围的拉伸应变下SERS信号没有衰减甚至出现大幅度提高，可以应用到各种物质的表面进行分子的探测与识别，并且不会损伤拉曼活性基底或者衰减SERS信号。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的目的之一是提供了一种基于银纳米颗粒的复合柔性表面增强拉曼基底的制备方法，包括：

将液态的PDMS主剂与固化剂混合均匀，溶于甲苯溶液，形成PDMS预聚合物的甲苯溶液；

将银纳米颗粒的胶体溶液与PDMS预聚合物的甲苯溶液混合均匀，形成悬浊液；

将上述悬浊液滴加到硬质基板表面上，加热固化形成内含大量银纳米颗粒的PDMS薄膜，剥离，得到柔性薄膜；

采用浸渍法在柔性薄膜上负载一层银纳米颗粒，即得。

在一些实施例中，浸渍法是指：将内含大量银纳米颗粒的PDMS薄膜在银纳米颗粒的胶体溶液浸渍10～15s，取出，晾干，即得。

为了保证覆盖有银纳米颗粒层的二甲基硅氧烷-银胶混合结构柔性基底上下层间能够发生电磁场的耦合，以有效增强SERS信号；本申请选择在PDMS薄膜内包含银纳米颗粒，与银纳米线相比，包含的银纳米颗粒的分布更为均匀、有序，不会因为银纳米线排布方向不同无序性导致柔性基底上下层间电磁场的耦合效应的减弱，同时，制备方法也更为简单、稳定，利于工业化生产。