[发明专利]一种在多孔高分子聚合物表面固定纳米金属颗粒制备表面增强拉曼光谱基底的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学分析技术领域，特别涉及一种在多孔高分子聚合物表面固定纳米金属颗粒制备表面增强拉曼光谱基底的方法。

背景技术

表面增强拉曼光谱(SERS)，是一种基于纳米尺度的粗糙表面或颗粒体系的光学增强效应，由于具有很高的检测灵敏度，能检测吸附在金属表面的单层和亚单层分子，给出表面分子的结构信息，因此被认为是一种具有广泛应用前景的表面分析技术；表面增强拉曼散射光谱方法对于检测低含量组分具有很多优良的特性，但是由于SERS信号本身不稳定，使得检测的重现性差，很难直接应用于低含量组分的定量分析。所以SERS的应用很大程度上取决于如何获得均匀且具有较高SERS活性的基底。

金属金、银是目前表面增强拉曼光谱的常用基底，而金属电极表面的粗糙度很难控制和表征，从而这种电化学方法得到金属电极增强基底的重复性较差，故对于均一、稳定的增强基底的研究就显得尤为重要。

SERS基底的制备方法很多，最基础和最方便的仍然是制备溶胶态金属纳米颗粒的方法，但是单纯的胶体溶液粒子容易发生无规律的聚集，所以需要更加有序、稳定、均一的SERS基底，自组装方法是一种比较方便并且在一定区域内能获得均一、稳定的SERS基底的方法。发展更加稳定和灵敏度更高的固定化银纳米颗粒的有序SERS基底研究并将其应用于实际样品的检测，对于拉曼光谱的方法指导及实际应用有着重大意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对表面增强拉曼光谱中灵敏度较低，均一、稳定性不够高，或为达到一定的检测灵敏度而使得制备工艺条件苛刻、成本高的缺陷，提供一种在高分子聚合物多孔材料表面进行改性并固定化金属纳米颗粒SERS基底的制备方法，由该方法制得的SERS基底灵敏度高，均一、稳定，对10^-17mol/L的罗丹明6G(R6G)能获得稳定的拉曼信号。本发明首次提供了一种方便快速的合成高灵敏度、并具有相对好的重复性的SERS基底的制作方法。

本发明人经过广泛的研究和反复的试验，发现通过对高分子聚合物材料表面的活性位点处进行改性，从而使表面连接上一定的对金属纳米颗粒具有强吸附能力的基团(如氨基，巯基，羧基等)，再将金属纳米颗粒通过自组装的方式组装到材料表面，从而使纳米颗粒通过与改性基团间的强吸附作用达到固定化金属纳米颗粒的目的，另外材料表面的特定基团对特定的待测物能达到特异性选择吸附的功能，从而能达到一定的分离检测的目的。实验结果表明此SERS基底均一、稳定，对待测物，尤其是一些特定的待测物，具有很高的检测灵敏度；其对SERS的理论研究及实际应用有着重要的作用。

本发明的技术方案具体如下：一种在多孔材料表面进行表面增强拉曼光谱检测的方法，其特征在于，包括下述步骤：

a)合成具有一定孔径的材料；

其中：所述的材料为高分子聚合物材料，如：丙烯酰胺多孔材料、甲基丙烯酸酯多孔材料、聚苯乙烯多孔材料等；具有一定的孔径分布，分布范围为10nm～10μm，孔径有不同的分布，可以为微孔，介孔，大孔三种分布，可以交叉，也可以不交叉。

b)根据需要对多孔材料进行改性，使多孔材料表面对金属纳米颗粒有强吸附能力或

c)在b)基础上同时具有对被测物具有选择性吸附的能力；

其中：根据需要对多孔材料进行改性，可以利用材料表面已有的活性基团通过一定的化学反应将所需要的基团连接上，如对于含有环氧基团的多孔材料，可以将其在氨水中反应从而在材料表面连接上氨基，或将其浸入环糊精溶液中反应从而使表面连接上一定的环状疏水基团，从而对一定物质可以达到特异性吸附的作用。

d)将改性过的多孔材料浸入已合成好的金属纳米颗粒溶胶中使纳米颗粒自组装在材料表面或

e)将材料置于反应液中，采用原位还原金属纳米颗粒的方法使纳米颗粒自组装在材料表面；

所述的金属纳米颗粒包括金纳米颗粒、银纳米颗粒、铜纳米颗粒及过渡金属纳米颗粒，粒径范围为1～500nm。

f)测量样品在d)或e)步骤获得的材料表面的表面增强拉曼光谱。

其中：可以将待测样品直接滴加到经过d)和e)步骤得到SERS基底上(滴速为1滴/小时～3000滴/小时)，或将SERS基底浸入待测样品中，测量其拉曼光谱。

本发明所用的原料或试剂除特别说明之外，均市售可得。

与现有技术相比，本发明的积极效果为：

(1)本发明通过对材料表面按需要进行改性，使表面连接上一定的基团，从而使金属纳米颗粒可以很容易且稳定、均一的吸附在多孔材料表面，纳米颗粒能够稳固地固定在此类材料表面。