[发明专利]利用静电纺丝聚合物纳米纤维膜组装金纳米粒子成SERS活性基底的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备的技术领域，具体的说是一种利用静电纺丝聚合物纳米纤维膜组装金纳米粒子成SERS活性基底的方法。

技术背景

表面增强拉曼散射（SERS）光谱法是一种非常强大的研究分子/金属纳米粒子体系的工具，因其可提供丰富的分子结构信息，并具有高灵敏性和表面选择性。这种超灵敏的分析方法被广泛应用于生命和环境科学领域，这刺激了世界范围的努力去探索其理论和实验上的机理。具有粗糙表面的各种基底被用来进行SERS研究，例如金属溶胶，电化学粗糙化电极，化学法沉积金属膜，化学蚀刻金属纳米结构，等等。在这些基底中，溶胶金和银纳米粒子被广泛运用，因为它们容易制备并且具有强的SERS增强能力。重要的是，金和银溶胶作为基底对振动信号的强度增强可达10的数量级以上。近些年来，各种技术被用来控制组装金或银纳米粒子形成具有SERS活性的特殊结构。电子束平板印刷、模板法和界面组装等是普遍使用的用于构建具有预期形貌的、结构有序的、周期性的金和银纳米粒子阵列的方法。然而，这些技术要么需要复杂的步骤，要么很难进行大规模常规检测，这就限制了它们的实际应用。因而，需要一些新的制备SERS活性基底的技术，制备具有好的稳定性和重复性、高灵敏性的基底，同时要求方法简单、价格低廉。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用静电纺丝聚合物纳米纤维膜组装金纳米粒子来制备高灵敏性、可重复、稳定、大规模并可靠的SERS基底的方法。

本发明的目的是这样实现的：

该方法是将亲水化改性后的聚已酸内酯纳米纤维膜浸入到金纳米粒子溶液中培养，使半胱氨酸包裹的金纳米粒子通过静电作用组装到聚已酸内酯纳米纤维上，从而制备出具有SERS活性的基底，具体步骤如下：

①、制备聚已酸内酯纳米纤维膜；

②、聚已酸内酯纳米纤维表面的亲水化改性：先把聚已酸内酯纳米纤维膜切割成1.0×1.0cm²的若干方片，然后取含有1.2mol·L^-1丙烯酸和0.7mmol·L^-1维他命B₂的混合水溶液50μL分别滴在上述聚已酸内酯纳米纤维膜方片上，再把这些方片夹在两个石英片之间，在紫外光下照射30分钟进行嫁接改性处理，嫁接改性后，取出这些方片，用水冲洗后得到亲水化改性聚已酸内酯纳米纤维膜方片备用；

③、半胱氨酸稳定的金纳米粒子的制备：取412μL浓度为48.6mmol·L^-1氯金酸水溶液加水稀释至20mL，然后加入1mL浓度为1mmol·L^-1半胱氨酸水溶液，在剧烈搅拌下，向此混合溶液中再滴加250μL浓度为0.5%的硼氢化钠水溶液，直至溶液的颜色变为紫红色，表明生成了金纳米粒子；

④、取步骤②中制得的亲水化改性聚已酸内酯纳米纤维膜方片，在步骤③中制得的金纳米粒子溶液中培养30分钟，然后取出方片用水冲洗，在空气中晾干，从而制得SERS活性基底。

本发明具有以下优点和积极效果：

（1）、本发明提供一种新颖的技术，采用静电纺丝聚合物纳米纤维膜组装金纳米粒子来制备SERS活性基底。将亲水化改性后的聚已酸内酯纳米纤维膜在新制备的金纳米粒子溶液中培养，促进半胱氨酸包裹的金纳米粒子被控制组装到聚已酸内酯纳米纤维上。通过系统调节试验参数，可制得具有最佳活性的SERS基底。

（2）、本发明与现有技术相比较，成本低，环境友好合成，工艺过程简单，制得的金纳米粒子修饰的聚已酸内酯纳米纤维膜作为基底具有高的探测灵敏度、好的重现性和稳定性，并可大规模制备，用此方法制备的高活性SERS基底可有效地对不同的分析物进行超灵敏探测。

（3）、本发明方法利用聚已酸内酯纳米纤维膜的表面疏水性能，先采用紫外光诱导丙烯酸对其进行嫁接改性。亲水化处理后的纳米纤维膜在新制备的金纳米粒子溶液中培养，纳米粒子被控制组装到聚已酸内酯纳米纤维上。通过系统调节试验参数，例如聚已酸内酯纳米纤维的层数和聚已酸内酯纳米纤维膜在金纳米粒子溶液中的培养时间，可制得具有最佳活性的SERS基底。用本发明的方法制备的SERS基底具有极好的增强能力，可以用来检测2-硫脲嘧啶分子。

附图说明

图1是本发明聚已酸内酯纳米纤维膜方片在金纳米粒子溶液中培养前后的扫描电子显微镜成像，培养时间分别为（A）0，（B）30，（C）60，（D）120分钟；

图2是本发明聚已酸内酯纳米纤维膜方片在金纳米粒子溶液中培养120分钟后的X射线能量色散谱；