[发明专利]用于SERS检测的银金纳米线PDMS复合薄膜材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了用于SERS检测的银金纳米线PDMS复合薄膜材料及其制备方法和应用，特点是该材料由PDMS聚合物薄膜和银金纳米线两部分组成，其中PDMS聚合物薄膜为具有本征拉曼峰的柔性可弯折衬底且表面光滑平整，银金纳米线由生长于PDMS聚合物薄膜表面的金纳米线和涂覆在金纳米线顶部的银纳米颗粒组成，金纳米线竖直设置且紧密排列形成森林状，其制备方法包括PDMS薄膜的制备步骤；金纳米线PDMS复合薄膜材料的制备步骤；银金纳米线PDMS复合薄膜材料的制备步骤，优点是既能获得较好的拉曼信号对待测物浓度的线性依赖关系，又可显著增强拉曼分子的拉曼信号，且具有高灵敏度和高精确度。

技术领域

本发明涉及材料工程及纳米技术领域，尤其是涉及一种用于SERS检测的银金纳米线PDMS复合薄膜材料及其制备方法和应用。

背景技术

当前，由于一些有毒气体，废水的排放，以及农业生产领域对农药的大量使用。环境污染对人们的身体健康和日常生活已经产生了严重的影响和危害。因此，人们急需开发一种能够现场快速检测和识别食物表面，水体中以及大气中有害化学物质的有效技术手段。在一系列检测手段中，表面增强拉曼散射（SERS）技术因其具有单分子级的识别灵敏度，无光漂白以及能够在单一激发波长下进行多重检测的能力而引起人们的广泛关注。因而，这一技术已被广泛探索用于生物分子的超灵敏检测，化学反应监测，以及在各种情况下对农药进行现场分析测定等应用中。在这些实际应用中，为了得到可靠的原位测量结果，如较低的检测限，较宽的线性范围，可重复的检测结果和快速的定量分析，SERS基底材料的选择是至关重要的。在传统的SERS检测中，贵金属纳米颗粒的氧化，待测分子溶液导致的纳米颗粒聚集以及其他外界环境的干扰都会影响拉曼检测结果，特别是使得待测分子的SERS谱强度和其浓度不成线性关系，难以实现定量检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种既能获得较好的拉曼信号对待测物浓度的线性依赖关系，又可显著增强拉曼分子的拉曼信号的具有高灵敏度、高精确度的用于SERS检测的银金纳米线PDMS复合薄膜材料及其制备方法和应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于SERS检测的银金纳米线PDMS复合薄膜材料，该材料由PDMS聚合物薄膜和银金纳米线两部分组成，其中所述的PDMS聚合物薄膜为具有本征拉曼峰的柔性可弯折衬底且表面光滑平整，所述的银金纳米线由生长于所述的PDMS聚合物薄膜表面的金纳米线和涂覆在所述的金纳米线顶部的银纳米颗粒组成，所述的金纳米线竖直设置且紧密排列形成森林状。

上述用于SERS检测的银金纳米线PDMS复合薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）PDMS薄膜的制备：将sylgard 184 PDMS预聚物与固化剂以一定比例混合搅拌，之后将其旋涂于硅片表面，然后放置于75-85℃下加热1-3小时进行固化，待其冷却至室温后，将PDMS薄膜从硅片剥离待用；

（2）金纳米线PDMS复合薄膜材料的制备：取步骤（1）制得的PDMS薄膜用氧气等离子体在25-35瓦下处理5-15分钟，亲水改性完成后，将PDMS薄膜置于0.1wt%的3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液中进行氨基化处理1.5-2.5小时后，采用乙醇和水清洗后，将其置于采用柠檬酸钠作为表面活性剂、硼氢化钠作为还原剂合成的直径为10-20纳米的金种子水溶液中1.5-2.5小时，通过静电吸引的方法将金种子涂覆于PDMS薄膜表面，再次采用乙醇和水清洗后，将其置于含有4-巯基苯甲酸、氯金酸和抗坏血酸的水溶液中反应25-35分钟，即得到金纳米线PDMS复合薄膜材料；

（3）银金纳米线PDMS复合薄膜材料的制备：取步骤（2）制得的金纳米线PDMS复合薄膜材料采用磁控溅射的方式于其表面溅射一层银纳米颗粒，即得银金纳米线PDMS复合薄膜材料。

步骤（1）中所述的sylgard 184 PDMS预聚物与所述的固化剂的混合质量比为10-5:1，所述的固化剂为过氧化物硫化剂，所述的旋涂的转速为3000转每分钟，旋涂时间为10秒。