[发明专利]一种Ag@NGO复合纳米材料的制备方法及其应用

说明书

本发明属于材料制备技术领域，特别涉及一种Ag@NGO复合纳米材料的制备方法及其应用，所述制备方法获得的材料可以作为活性SERS基底制造纸基SERS“芯片”。所述Ag@NGO复合纳米材料结合了银纳米颗粒的SERS效应以及氧化石墨烯的化学惰性和光学透明性，极大地提高了其作为SERS活性基底的性能。利用普通滤纸作为检测衬底，方便简单，而且非常廉价，这种Ag@NGO纸基SERS“芯片”也将成为非常便捷有效的检测工具。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，特别涉及一种Ag@NGO复合纳米材料的制备方法及其应用，所述制备方法获得的材料可以作为活性SERS基底制造纸基SERS“芯片”。

背景技术

银纳米颗粒作为SERS效果最为显著、信噪比最好的金属材料，一直备受研究者关注。但是其在空气中发生氧化，化学性质不稳定造成容易发生粒子聚集以及生物相容性差等方面还存在挑战；氧化石墨烯制造成本低廉，本身具有表面增强拉曼散射效应，在提供大量分子吸附位点的同时，单层石墨烯厚度只有0.335nm，不会影响银纳米颗粒的SERS效应。制备单分散的氧化石墨烯包裹银纳米颗粒复合纳米材料，大大提高了材料的化学稳定性，在增加分子吸附和荧光猝灭方面也有很大帮助，因此这种材料具有广阔的应用前景。目前，Ag@NGO的制备方法有化学气相沉积法、物理气相沉积法、静电连接法等等，这些制备方法通常较为复杂、需要一定设备或者需要链接基团造成成本高昂。

例如，现有技术CN104357815A公开了一种制备Ag@AgCl/GO自清洁型表面拉曼增强基底的方法。采用硝酸银为前驱体，PDDA为修饰试剂，C₆H₁₂O₆为还原剂，水热反应制备Ag@AgCl溶胶。利用GO带负电荷的特点以及强的吸附功能和模板效应，通过自组装吸附带正电荷的Ag@AgCl纳米粒子获得Ag@AgCl/GO复合薄膜并应用于自清洁型拉曼增强基底。该方法制备过程较为复杂，水热反应等增加了制备成本。

CN104874809A公开了一种SERS基底复合材料及其制备方法。以氧化石墨烯为模板，硝酸银为前驱体，通过静电吸附作用获得Ag+/GO复合物，然后加入氨水调节反应溶液pH值并且与Ag+形成Ag-N键，然后加入抗坏血酸将Ag+还原成Ag，并且部分还原氧化石墨烯，从而获得Ag/rGO复合物。Ag/rGO复合物中纳米银颗粒尺寸为40～200nm，Ag/rGO复合物具有良好的SERS性能。该反应十分复杂，增加了制备成本。

CN107331526A公开了一种可压缩石墨烯气凝胶及其超级电容器的制备方法、应用。使用吡咯(Py)，硝酸银作为氧化还原剂，与氧化石墨通过一步水热法制备RGO-PPy-Ag水凝胶，经冷冻干燥得到RGO-PPy-Ag气凝胶。该方案无法实现表面增强拉曼用途。

基于以上因素，本发明提出一种方便简单廉价的化学合成方法，合成Ag@NGO复合纳米材料。并且利用这种复合纳米材料制备纸基SERS“芯片”，作为分子检测工具。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供了一种Ag@NGO复合纳米材料的制备方法及其应用，所述制备方法获得的材料可以作为活性SERS基底制造纸基SERS“芯片”。

首先，本发明通过一步还原化学合成法制备Ag@NGO复合纳米材料，具体地，一种Ag@NGO复合纳米材料的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)、利用Hummers法改进方法制备氧化石墨烯(GO)溶液，将GO溶液加入到体积比10％的200mL硝酸溶液中，80℃冷凝回流24h，然后用去离子水离心清洗，得到的溶液超声破碎5-6h，用滤膜过滤，得到纳米氧化石墨烯溶液(NGO)；

(2)、在冰浴条件下将前述浓度为0.5mg/mL的10mL纳米氧化石墨烯溶液和10mL浓度为0.02M的硝酸银溶液混合搅拌，利用注射泵以500μL/min速度均匀注入10mL的浓度为20mM硼氢化钠溶液，待溶液由浅灰色转入亮黄色之后，关闭反应，所得溶液用去离子水离心清洗，即得到Ag@NGO水溶液。