[发明专利]检测水污染的纤维素3D增强拉曼光谱微流芯片及其应用

说明书

本发明公开了一种检测水污染的纤维素3D增强拉曼光谱微流芯片，第一步，材料及设备准备；第二步，纳米纤维素线净化；第三步，纤维素线羧化处理；第四步，纤维素线AgNPs银纳米粒子的合成：先将羧化处理后的纤维素线放入硝酸银溶液中浸泡，再放入硼氢化钠溶液中浸泡，得到表面泛黄的3D包裹银纳米的纤维素线，通入去离子水缓缓冲洗去除未反应的杂质，最后放入干燥箱中干燥；第五步，在微流管道中放入一根3D包裹银纳米的纤维素线作为微流控芯片，通过plasma等离子体键合，将微流控芯片键合在载玻片上。同时，本发明还公开了检测水污染的纤维素3D增强拉曼光谱微流芯片的应用。低成本、高灵敏度、制作工艺简便，能对水中污染物进行快速、精确检测。

技术领域

本发明涉及水中污染物成分检测技术领域，具体涉及到一种纤维素3D增强拉曼光谱微流芯片，及其应用。

背景技术

拉曼光谱提供了指纹光谱，可实现分子的无标记传感。然而，由于光谱分辨率低，拉曼散射信号的整体强度太弱难以实现复用传感，需要开发能够以超高灵敏度和高光谱分辨率检测分子的原位技术。表面增强拉曼光谱(SERS)是一种这样的技术，它具有高灵敏度。当SERS与微流体通道耦合时，可以实现连续SERS检测。为了获得SERS集成的微流控平台，SERS活性材料应在微流控通道内制造。目前已经开发了几种沉积方法来制造SERS活性金属纳米结构，例如电子束蒸发器、激光沉积、Langmuir-Blodgett技术和热蒸发。然而，这些方法对器材及材料要求较高，并且生成的SERS活性材料与待测样接触面积仅有一面，接触面积较小影响芯片的灵敏度。

近年来，发展中国家因工业快速发展而造成的重金属污染日益严重，已成为一个严重的环境问题。因此，检测水和食品中痕量污染物对于保护环境和人类健康至关重要。对于这些有毒物质的现场检测，最好选择封闭的环境。然而，只有少数研究专注于在封闭的微流体通道中制造金属纳米结构阵列，因为制造这种设备既复杂又耗时。纳米结构以允许在微通道中进行测量，胶体金属纳米粒子必须注入通道中，同时还需要小心控制流速和在此类系统中精心设计的微流体芯片。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种低成本、高灵敏度、制作工艺简便的3D增强拉曼光谱微流芯片，能对水中污染物进行快速、精确检测。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种检测水污染的纤维素3D增强拉曼光谱微流芯片，包括以下步骤：

第一步，材料及设备准备；

硝酸银、硼氢化钠、氢氧化钠、羧化壳聚糖、醋酸、去离子水；

纳米纤维素线、微流管道、真空干燥箱；

第二步，纳米纤维素线净化：将纳米纤维素线用1％-3％w/v的氢氧化钠溶液在80±5℃水浴加热搅拌3±0.5h，去除木质素和半纤维素；再用去离子水洗涤纳米纤维素线，然后保存在去离子水中；

第三步，纤维素线羧化处理：将羧化壳聚糖溶解于醋酸中配置成羧化酸溶液，配置比例为：1g羧化壳聚糖：50ml1％v/v醋酸；再将净化后的纳米纤维素线从去离子水中取出放入羧化酸溶液中，在60±5℃下搅拌50-70min，然后保存在去离子水中；

第四步，纤维素线AgNPs银纳米粒子的合成：先将羧化处理后的纤维素线放入浓度为1mol/L的硝酸银溶液中浸泡5-20min，再取出纤维素线放入浓度为1mol/L的硼氢化钠溶液中浸泡5-20min，得到表面泛黄的3D包裹银纳米的纤维素线，通入去离子水缓缓冲洗去除未反应的杂质，最后放入干燥箱中干燥；

第五步，在微流管道中放入一根3D包裹银纳米的纤维素线作为微流控芯片，通过plasma等离子体键合，将微流控芯片键合在载玻片上。

作为上述方案的优选，所述去离子水为0.8％-0.9％w/w。

进一步优选为，第二步中，采用浓度为2％w/v的氢氧化钠溶液，水浴温度为80℃，搅拌时间为3h。