[发明专利]MOFs-贵金属有序复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种MOFs‑贵金属有序复合材料及其制备方法和应用，制备方法包括：步骤一、利用磁控溅射仪器在模板材料上溅射金纳米层；步骤二，把镀金的基底浸泡在4‑MBA溶液中，通过自组装形成S‑金键使4‑MBA原位生长在金纳米层表面；步骤三，将功能化4‑MBA的基底浸泡在醋酸铜乙醇溶液中，步骤四，将基底取出并浸泡在BTC乙醇溶液中，重复步骤三、步骤四可得到层层法生长的有序CuBTC膜材料；步骤五，在CuBTC膜材料上溅射银纳米颗粒，获得的复合材料作为用于痕量毒害物质检测的MOFs@贵金属表面增强拉曼散射基底。本发明提供的MOFs‑贵金属有序复合材料的制备方法简单有效，工艺稳定，灵敏度高。

技术领域

本发明涉及一种复合材料基底，具体涉及一种用于痕量毒害物质检测的MOFs-贵金属有序复合材料及其制备方法和应用，该MOFs-贵金属有序复合材料也可称作MOFs@贵金属表面增强拉曼散射基底。

背景技术

SERS技术是一种新型的痕量分析技术，它可以将待测物信号放大104-1014倍，甚至实现超痕量的单分子探测。且该技术具有样品无需预处理，检测速度快，可透过玻璃等透明器皿检测的强大能力，被圣地亚国家实验室定位为未来重点突破和持续推进的先进技术。SERS的增强效应主要有物理增强和化学增强。传统的SERS基底主要有金、银、铜等贵金属材料，然而，单一的贵金属材料已经不能满足SERS基底的设计要求。复合材料由于其综合性能突出，近年来受到热捧。将复合材料用作SERS基底也是研究热点之一，如银纳米和聚(苯乙烯-丙乙烯)复合材料，银纳米和氧化石墨烯复合材料，银纳米和氧化锌复合材料等。虽然这些复合材料可以使SERS性能更加稳定，但在有机小分子的检测，如炸药的痕量检测方面仍面临巨大挑战。

金属有机框架结构(MOFs)是一类由金属离子与有机配体链接形成的纳米功能材料，由于其具有可调节的孔洞结构和良好的光学性质，在化学传感领域具有非常广阔的应用前景。正因MOFs具有良好的光学性能、高的比表面积和良好的吸附性能，使其在作为SERS基底方面有巨大的潜力，李攻科等报道了MIL-101作为SERS基底用于检测对苯二胺和甲胎蛋白，王静等报道了UiO-66和MOF-199作为SERS基底其增强效应能稳定存在40天以上。但是，目前报道的基底大都为粉末或者无规则薄膜，目前利用MOFs作为有序的阵列基底材料的报道还不多见。

发明内容

本发明旨在将MOFs引入SERS传感领域，克服现有技术的缺陷，提供一种有序生长在模板阵列上的MOFs阵列基底，该有序阵列制备方法简单，工艺稳定，灵敏度高，选择性好，为有毒有害小分子的痕量SERS传感探测提供一个性能优异的多孔复合材料。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种MOFs-贵金属有序复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、利用磁控溅射仪器，首先在模板材料上溅射均匀的金纳米层，得到镀金的基底；

步骤二，把镀金的基底浸泡在4-巯基苯甲酸(4-MBA)溶液中一段时间，通过自组装形成S-金键使4-巯基苯甲酸(4-MBA)原位生长在金纳米层表面，得到功能化4-MBA的基底；

步骤三，将功能化4-MBA的基底浸泡在醋酸铜(CuAc)乙醇溶液中；

步骤四，将经步骤三处理的基底取出后浸泡在BTC乙醇溶液中；

重复步骤三和步骤四可得到层层法生长的有序CuBTC膜材料；

步骤五，在获得有序CuBTC膜材料上通过磁控溅射银纳米颗粒，获得MOFs-贵金属有序复合材料。

在步骤一中，利用磁控溅射仪器溅射金纳米层的操作中，溅射条件优选为：电流10mA，溅射时间1min-4min。