[发明专利]一种可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底及其制备和应用，采用超声浸渍法将二氧化钛粒子沉积在棉织物表面，制备Cotton‑TiO₂织物，并采用原位还原法在Cotton‑TiO₂织物表面生长Ag NPs，得到可循环使用表面增强拉曼‑棉织物基底。将TiO₂与Ag NPs结合，制备了可循环使用SERS‑棉织物，实现基底的循环使用。

技术领域

本发明属于拉曼散射基底材料及其制备和应用领域，特别涉及一种可循环使用的柔性表面增强拉曼散射基底及其制备和应用。

背景技术

随着纳米技术的发展以及仪器设备性能的提高，SERS技术的应用也越来越受到研究者的关注。SERS基底的表面结构决定了其SERS性能，如灵敏性、重复性以及稳定性，因此研究SERS基底的制备是SERS领域的一大热点。

目前，金属纳米粒子是研究较多的一种SERS活性基底，由于Ag NPs具有特殊的局域等离子体共振特性，因此Ag NPs是最常用的SERS活性基底材料之一。Ag NPs作为SERS活性基底主要以两种形式存在：Ag NPs溶胶和将Ag NPs组装在固体基材表面。由于Ag NPs溶胶稳定性差，拉曼信号重现性差，因此将Ag NPs组装在固体基材表面作为SERS基底受到了研究者的关注。相比于传统的玻璃、硅片等硬基材，柔性基底如纸张、薄膜以及石墨烯等具有更广阔的应用领域。与便携式拉曼检测仪相配合，柔性SERS活性基底可以实现对爆炸物、食品以及水果等的现场检测。

棉织物是一种具有三维立体框架结构的轻薄、可弯曲折叠的基材。由于其与纤维基SERS基底相似，具有良好的吸附性以及较好的机械柔韧性，因此可用于制备柔性SERS基底。而且，棉织物是由经纱和纬纱有序交织而成，这种规律性结构有利于Ag NPs在其表面的均匀分散，可以提高SERS基底的均一性。其次在经纱与纬纱的交织点处，有利于Ag NPs的聚集，增加粒子间耦合程度，提高SERS的灵敏性。

基于传统纤维织物制备SERS检测传感器的研究报道，据了解，仅有如下相关报道。其中，王训该课题组(Liu J,Zhou J,Tang B,et al.Surface enhanced Raman scattering(SERS)fabrics for trace analysis[J].Applied Surface Science,2016,386:296-302.)采用金纳米粒子修饰丝织物对PATP、4-Mpy、CV的检测限均达到10^-9M；吴济宏课题组(Cheng D,He M,Ran J,et al.Depositing a flexible substrate of triangularsilver nanoplates onto cotton fabrics for sensitive SERS detection[J].SensorsActuators B Chemical,2018,270:508-517.)将银三角片组装到阳离子化棉织物上对PATP检测限达到10^-8M；课题组采用自组装银纳米粒子制备的SERS-棉织物(Chen Y,Ge F,Guang S,et al.Self-assembly of Ag nanoparticles on the woven cottonfabrics as mechanical flexible substrates for surface enhanced Ramanscattering[J].Journal of AlloysCompounds,2017,726.)对PATP检测限为10^-7M；课题组以棉织物为生长界面采用原位合成银纳米粒子制备的SERS-棉织物(Chen Y,Ge F,GuangS,et al.Low-cost and large-scale flexible SERS-cotton fabric as a wipesubstrate for surface trace analysis[J].Applied Surface Science,2018,436:111-116.)，对PATP检测限可达10^-12M。