[发明专利]一种具有拉曼内标的硅纳米颗粒-水溶性聚合物薄膜的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种具有拉曼内标的硅纳米颗粒‑水溶性聚合物薄膜的制备方法及其应用，特点是包括以下步骤：将1毫升5‑15毫克每毫升的羧甲基纤维素钠水溶液与1毫升2‑6毫克每毫升的硅纳米颗粒水溶液混合超声10分钟，使其充分混合均匀；然后滴加于干净的硅片表面，置于室温下令其自然干燥成膜，再置于磁控溅射机内，在40瓦的功率下溅射10‑40秒，最后从硅片上揭开即得到硅纳米颗粒‑羧甲基纤维素钠薄膜材料，优点是由于羧甲基纤维素钠薄膜的透明性和柔韧性，有利于实现待测拉曼分子的收集和原位检测，同时引入的硅纳米颗粒在520波数下具有本征的拉曼峰，可以作为内标，消除检测过程的环境因素干扰，有利于实现定量检测。

技术领域

本发明涉及材料工程及纳米技术领域，尤其是涉及一种具有拉曼内标的硅纳米颗粒-水溶性聚合物薄膜的制备方法及其应用。

背景技术

由于表面等离子体共振技术的快速发展，表面增强拉曼光谱已成为化学、物理、生物科学中强有力的分析工具并且已经实现了对痕量物质的检测，包括农药和兽药残留、环境激素、重金属离子等。一方面，人们引入柔性的聚合物薄膜作为拉曼衬底，便于实现原位检测。但是由于柔性基底的非稳定特点，其在实现定量检测，提高检测回收率方面存在天然缺陷。

另一方面，在拉曼衬底中引入带有本征拉曼信号的分子或者物质可以矫正待测分子信号的偏差，实现定量检测的目的，例如设计核壳结构包裹内标拉曼分子，利用具有本征拉曼信号的衬底材料如石墨烯等。但是，核壳材料难以制备，石墨烯的拉曼信号强度较低，容易被待测分子信号掩盖等缺点。

此外，人们还经常采用硅片作为拉曼内标，但是其强度难以调节，不利于适应不同的检测分子和检测环境。相似于硅片，硅纳米颗粒也具有较强的拉曼信号。同时，硅纳米颗粒水溶性好，易于分散，稳定廉价，易于通过在水溶液中按比例简单混合后旋涂干燥的方法制备具有拉曼内标的柔性基底。目前在柔性基底中引入硅纳米颗粒作为拉曼内标，实现定量化检测的方法还未见到相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高定量检测灵敏度和精确度的具有拉曼内标的硅纳米颗粒-水溶性聚合物薄膜的制备方法及其应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种具有拉曼内标的硅纳米颗粒-水溶性聚合物薄膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）将1毫升5-15毫克每毫升的水溶性聚合物水溶液与1毫升2-6毫克每毫升的硅纳米颗粒水溶液混合超声10分钟，使其充分混合均匀得到混合溶液；

（2）取20微升步骤（1）得到的混合溶液滴加于干净的硅片表面，置于室温下令其自然干燥成膜，将涂覆有硅纳米颗粒和水溶性聚合物薄膜的硅片置于磁控溅射机内作为衬底，将银靶材安装在磁控射频溅射靶中，控制溅射功率为40W，于室温下溅射10-40秒后，将溅射后的样品从硅片上揭开即得到具有拉曼内标的硅纳米颗粒-水溶性聚合物薄膜。

所述的水溶性聚合物为羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚马来酸酐、聚季胺盐和聚乙二醇中的任一种。

一种利用上述具有拉曼内标的硅纳米颗粒-水溶性聚合物薄膜的定量检测方法，包括以下步骤：将制备得到的具有拉曼内标的硅纳米颗粒-水溶性聚合物薄膜贴附于待测分子吸附的果蔬表面并孵育30分钟，最后将激光通过薄膜照射到果蔬表面实现拉曼分子的原位检测。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种具有拉曼内标的硅纳米颗粒-水溶性聚合物薄膜的制备方法及其应用，该方法主要基于物理混合和溅射，制备过程简单，产量较高，由于羧甲基纤维素钠薄膜的透明性和柔韧性，有利于实现待测拉曼分子的收集和原位检测。同时，引入的硅纳米颗粒在520波数下具有本征的拉曼峰，可以作为内标，消除检测过程的环境因素干扰，特别是硅纳米颗粒和羧甲基纤维素钠在水溶液中的溶解性和分散性都较为良好，有利于二者实现均匀混合，在最后得到的羧甲基纤维素钠薄膜中硅纳米颗粒的分布较为均匀，使得所制备的拉曼柔性衬底具有均匀一致的拉曼内标信号，有利于定量检测的可靠实现。