[发明专利]一种Ag修饰的ZnO纳米棒基底的自清洁传感器及制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种Ag修饰的ZnO纳米棒基底的自清洁传感器及制备方法和用途，制备步骤如下：步骤1、ZnO纳米棒的制备；步骤2、ZnO/Ag的制备；步骤3、Ag修饰的ZnO纳米棒基底的自清洁传感器的制备。本发明将拉曼检测技术与分子印迹技术相结合，使其产物具有灵敏的检测性与高度的选择性；在本发明中，将用生物低毒性的银纳米粒子修饰的氧化锌基底与分子印迹技术相结合，使其聚合产物具有良好的生物兼容性，能够应用于对罗丹明的检测。

技术领域

本发明涉及一种Ag修饰的ZnO纳米棒基底的自清洁传感器及制备方法和用途，属功能材料制备技术领域。

背景技术

目前，贵金属纳米粒子(M NPs)材料，具有独特的光学和电学性能，在传感、催化和生物医学等领域有广泛的应用。

表面增强拉曼散射技术(SERS)，作为一种分析检测技术，具有高灵敏度、快速响应和指纹谱图等特性，已成为无损化学和生化分析最有价值的工具之一，近年来已经广泛应用于化学/生物传感器、单分子检测、生物医学检测等领域。

在金属纳米粒子表面或接近表面的探针分子的拉曼信号能明显放大10⁸倍以上，使表面增强拉曼光谱技术可用于单分子的检测与分析。更重要的是，银纳米粒子比金纳米粒子具有更强和更灵敏的拉曼信号，因此成为更具有竞争力的等离子体传感器并且拓宽了增强表面增强拉曼散射(SERS)的应用范围。然而，使用金属纳米粒子的主要缺点是：重复性和稳定性相对较低，特别是为提高灵敏度添加聚合剂的时候，重复性和稳定性会更低。重要的是，传统的SERS基底不能轻易清洗以及再生后重复用于表面增强拉曼光谱分析。

最近，一些报道都集中于金属纳米粒子在固体基质上活性的研究，如越来越多的玻璃组件、硅晶片和金属半导体甚至是用滤纸调整的基底。一方面，它能解决传统金属纳米基底含有的缺陷，进一步促进和拓宽SERS应用。另一方面，一些调查报道，发现金属纳米颗粒与金属半导体接触时拉曼信号显著增强。例如，有人制备三维Al₂O₃膜负载金纳米粒子探索SERS增强机理。还有人制备表面用Ag NPs修饰的活性相TiO₂纳米纤维用于4-MBA的检测。认为消逝场的增加可以增强的SERS效应，增强金属纳米粒子或金属/半导体之间的关联效应，可使特定的金属半导体界面的相互作用增强。此外，最近的研究证明，金属半导体也能产生弱SERS信号。

最近，分子印迹技术(MIT)与SERS检测技术联用,提高了传统的SERS基底材料的选择性。关于分子印迹聚合物(MIPs)基于表面增强拉曼光谱的研究已经提出，例如：胡亚锡等人制备的新型生物传感器结合分子印迹聚合物和表面增强拉曼光谱测定牛奶中的三聚氰胺。Kamra等人建立了基于表面增强拉曼光谱分子印迹聚合物，用于检测尼古丁。虽然这些方法对SERS的检测具有诸多优点，但是关于贵金属与半导体相结合，作为异质结基底材料并结合MIPs用于SERS检测的研究仍鲜有报道。

在本发明中，选取异质结构的SERS基底结合MIPs用于检测水中罗丹明6G，从而提高了选择性。一般来说，罗丹明6G(R6G)作为模板分子，首先尝试制备基于氧化锌/银异质结构作为SERS基底的MIPs。在最佳条件下，R6G为模板分子，氧化锌/银作为SERS基底，丙烯酰胺(AM)为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂，通过沉淀聚合制备具有高灵敏度的氧化锌/银/R6G的分子印迹聚合物。制备的此基底可以选择性吸附R6G，显著提高了R6G的拉曼信号。此外研究表明，ZOA-MIPs在紫外光照射下具有自洁的性能。传感装置可以实现对R6G快速检测，这种技术提供一个有吸引力的和具有成本效益的方法，拓宽了SERS检测的应用范围。

发明内容