[发明专利]金纳米棒负载的静电纺丝纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合成纤维工业技术领域，具体涉及一种金纳米棒负载的静电纺丝纤维的制备方法。

背景技术

表面增强拉曼光谱以其高灵敏性、对样品无损伤并且能够提供丰富的分子信息等特点而广泛地应用在材料分析、环境检测以及生命科学等领域。合理的SERS基底的设计和制备是获得高灵敏性SERS信号的关键所在。近年来，以电纺纳米纤维负载贵金属纳米粒子作为SERS基底成为研究的热点。一方面，高活性SERS材料通常为贵金属纳米材料，然而纳米粒子由于本身不稳定性而聚集使SERS性能急剧下降，单纯的贵金属纳米粒子难以满足常规ＳＥＲＳ基底的要求，以电纺纤维为载体解决了纳米粒子聚集的问题。另一方面，由于电纺纤维膜的高比表面积和高孔隙率以及自身的3D结构，使得更多的纳米粒子能够与检测分子结合，提供更强的拉曼信号。自首次通过混纺的方法制备了含有银纳米粒子的聚乙烯醇电纺纤维膜SERS基底后，贵金属纳米粒子通过各种不同的方法与电纺纳米纤维复合并被用作SERS基底。通过硝酸银／琼脂／聚丙烯腈溶液混纺，将所得的电纺纤维在紫外光照射下原位还原，得到了银纳米粒子负载的复合电纺纤维，该纤维作为SERS基底能够检测低至0.1μmol／Ｌ的孔雀石绿的存在。通过间苯二胺在电纺聚丙烯腈纤维表面聚合修饰纤维表面，利用修饰后的纤维表面与银纳米粒子表面的柠檬酸根之间的氢键作用将银纳米粒子负载在纤维表面，得到了增强效果优于2D基底的3D SERS基底。之外，电镀、化学镀以及原位生长等方法也被广泛地应用于纳米粒子／电纺复合纤维的制备中。

在众多的纳米粒子中，金纳米棒作为一种已被广泛研究的各向异性纳米构筑单元。由于其具有两个不同的表面等离子体共振吸收峰，并且纵向ＳＰＲ 吸收峰在可见光与近红外光区域可调而成为SERS应用的理想材料。以静电纺丝纤维为载体组装金纳米棒用作SERS基底的相关工作已有报道。然而，所制备的金纳米棒／电纺复合纤维由于金纳米棒混纺在纤维内部，在检测探针分子时，探针分子需要渗到纤维内部才能与金纳米棒结合，从而减弱了SERS信号；通过层层自组装的方法修饰电纺纤维，利用修饰后纤维与金纳米棒之间的静电力负载金纳米棒，制备了金纳米棒组装在电纺纤维表面的SERS基底，但其所用的方法需要对电纺纤维进行多次的修饰，制备过程过于繁琐。如何通过简单有效的方法制备表面负载金纳米棒的复合电纺纤维是目前亟需解决的问题之一。

发明内容

本发明旨在针对上述问题，提出一种金纳米棒负载的静电纺丝纤维的制备方法。

本发明的技术方案在于：

一种金纳米棒负载的静电纺丝纤维的制备方法，包括如下步骤：

（1）金纳米棒的制备；

（2）PVA／PAA电纺纤维的制备；

（3）金纳米棒在纤维表面的自组装。

所述的金纳米棒的制备方法如下所述：首先将103μＬ质量分数为１％的氯金酸溶液滴加到8ｍＬ0.1mol/L的ＣＴＡＢ 溶液中，搅拌２min 后，加入0.6ｍＬ新鲜配制的0.01mol/L硼氢化钠溶液，继续搅拌３ ｍｉｎ 后得到种子溶液。该溶液在２~5ｈ内可用于生长金纳米棒的种子;随后配置生长溶液，生长溶液的配置为依次加入47. 5ｍＬ 0.1mol/L的ＣＴＡＢ水溶液、1.03 ｍＬ １％的氯金酸水溶液、200μＬ硝酸银水溶液和400μＬ抗坏血酸水溶液；最后，将60μＬ种子溶液加入生长溶液中，轻摇30ｓ后静置生长10ｈ，得到金纳米棒溶液。

所述的PVA／PAA电纺纤维的制备方法如下所述：称取0.5ｇ PVA粉末，加入4.5ｇ水，室温下搅拌４ｈ 得到PVA溶液；随后称取2ｇ 25％PAA水溶液，加水稀释至5ｇ；最后将以上两种溶液等质量混合，继续搅拌2ｈ 使其混合均匀，得到纺丝溶液；将所得纺丝液进行静电纺丝，得到PVA／PAA电纺纤维膜；随后将纤维膜在145℃中热处理30min，使纤维膜不溶于水。

所述的金纳米棒在纤维表面的自组装的过程如下所述：将热处理后的PVA／PAA电纺纤维膜浸泡在去离子水中3ｈ，使纤维中的羧基充分电离；然后将浸泡后的纤维膜浸泡在金纳米棒溶液中；12h后取出纤维膜并用去离子水冲洗3次，除去纤维表面负载不牢固的金纳米棒，室温干燥。

所述的静电纺丝的纺丝电压为15ｋＶ，进料速度为300μＬ／ｈ，接收距离为20cｍ，纺丝时间为2ｈ。

本发明的技术效果在于：

通过本发明制备的金纳米棒负载的静电纺丝纤维的方法简单、所得的纤维膜SERS基底增强效果好、柔软并且可裁剪，能够方便地用于常规SERS检测中。