[发明专利]一种基于表面LSPR的分子印记仿生嗅觉Ag纳米线传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于用于有机大分子气体(包括对环境危害的二噁英类物质)和液体的定性和定量检测的传感器技术领域，具体涉及一种基于表面LSPR的分子印记仿生嗅觉Ag纳米线传感器的制备方法。

背景技术

局域表面等离子体的共振状态是指光与金属纳米结构相互作用时形成的局域在金属表面的一种自由电子激发态，即自由电子的振荡频率与光子频率相同时发生的集体振荡，在光谱上表现为金属纳米颗粒或结构对光的吸收和散射现象。吸收和散射光谱的总和称为消光光谱，也称为LSPR谱。由于金属纳米结构的LSPR光谱对环境介质十分敏感，因此在生物分子免疫实验、生物特异性识别以及有机磷检测等液态分子的传感方面具有重要应用。而金属特殊的纳米结构和合适尺寸是增强LSPR光谱对环境介质敏感程度的必要条件。

二噁英类(Dioxins)是迄今发现的无意识合成的副产品中毒性最强的化合物。检测二噁英类是防控的首要工作，二噁英的检测技术难度较大，很难用一种方法检测所有二噁英类物质。目前国内外应用较多的几种检测方法都各有优缺点。基于金属纳米结构的局域表面等离子体共振传感方法为二噁英类物质检测成为可能，在解决其环境污染物的探测问题上有着巨大的潜力。研制出具有高度敏感性和特异性的金属纳米结构，增强SPR的分子印记二噁英仿生嗅觉传感器，这对于降低二噁英污染物研究成本，提高其测量的灵敏度和选择性具有重要意义。

银是导电性能最好的金属，具有良好的化学性能和催化性能，抗菌性能和生物相容性出色，因而被广泛应用于电子、化学化工、生物医学、药物、日用品等等行业。而银纳米材料，由于其体积小、比表面大，物理、化学性能独特，目前可以用作纳米电子器件中的导线和开关，新型的导电或生物医药复合材料，高效催化剂等等。但除此之外，银纳米材料具有本体银所没有的光学性能，这使得银纳米材料的用途更加广泛，在众多的纳米材料中也备受重视，尤其在有机物光学检测方面得到关注。银纳米材料的性能很大程度上取决于其形状、尺寸、组成、结晶性和结构，这使得相对应的制备方法变得非常重要。制备出对二噁英类物质具有强灵敏度和选择性的Ag纳米结构的传感器将对其检测的应用有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于表面LSPR的分子印记仿生嗅觉Ag纳米线传感器的制备方法，该Ag纳米线传感器可应用于二噁英类物质的检测。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种基于表面LSPR的分子印记仿生嗅觉Ag纳米线传感器的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)铝片的前处理：先将厚为0.2-0.3mm、质量纯度≥99.99％的高纯铝片在丙酮中浸泡30min以去除表面的油污，然后再分别浸在0.1mol/L的NaOH溶液和0.1mol/L的HCl溶液中20min，以溶解表面的氧化层并抛光；然后烘干，再放入真空炉，在400℃下退火4h，退火目的是消除铝片内部的机械应力，减少晶格中存在的缺陷，增大晶粒尺寸甚至消除晶界，从而提高模板有序化程度；

2)一次阳极氧化：经过前处理的铝片(铝片作为阳极，阴极可采用铅板)放置在电解槽中，阳极的铝片通过铜电极接到直流稳压电源上，在冰浴条件下，0.3mol/L的草酸溶液中、40V恒电压电解6小时，得到经过一次阳极氧化的铝片；

3)通过一次阳极氧化在铝片的表面形成了多孔的氧化铝膜，但其顶部的氧化铝层有序性较差；经过一次阳极氧化的铝片浸在磷酸和铬酸的混合液中，在60℃水浴条件下，化学腐蚀约6小时除去表面生成的氧化铝膜，此时在铝片的表面形成了有序的六角形凹坑阵列结构，得到铝片模板；所述磷酸和铬酸的混合液中磷酸的浓度为6wt％、铬酸的浓度为1.8wt％；

4)二次阳极氧化：与一次阳极氧化相同的条件下进行二次阳极氧化，可在铝层上形成有序性极高凹坑(或称孔洞)阵列结构的氧化铝模板；铝片模板(铝片模板作为阳极，阴极可采用铅板)放置在电解槽中，阳极的铝片模板通过铜电极接到直流稳压电源上，在冰浴条件下，0.3mol/L的草酸溶液中、22V恒电压电解10～12小时，得到铝层表面经过二次阳极氧化的氧化铝模板；

5)在铝层表面经过二次阳极氧化的氧化铝模板的前面(即氧化铝的表面)蒸镀一层金属作为导电电极(金属为Ag或Au)，用0.5mol/L的CuCl₂溶液除去剩余的铝层(在CuCl₂溶液浸泡120min)，再用5wt％的磷酸溶液在30℃下腐蚀除去阻拦层(在磷酸溶液浸泡30min，铝层表面经过二次阳极氧化的氧化铝模板的背面为剩余的铝层，背面堵住凹坑的为阻拦层)，得到除去阻拦层后的氧化铝模板；