[发明专利]一种复合纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种能够使SERS基底具有更好灵敏度的复合纳米材料及其制备方法和应用、表面增强拉曼散射基底、检测装置和检测方法。该复合纳米材料包括二维MXene纳米片和吸附在二维MXene纳米片上的一维金属纳米材料。该纳米材料通过吸附作用，将一维纳米金属材料均匀负载在二维纳米片上，其极高的比较面积和物化性质会在负载后产生较多的热点，达到增强SERS信号的目的，具有灵敏的拉曼检测性能，能快速检测出农药残留的含量，且对农药的检测极限能达到10^‑10mol/L。本发明所制备的复合纳米材料检测作为拉曼基底具有良好的检测重现性，可广泛应用于其他有机污染物如食品添加剂等的检测。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其是涉及一种复合纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

农药作为重要的农业生产资料，在农业发展中起着重要的作用。然而农药的不合理使用和超量使用，造成农产品中农药残留超标，严重威胁人类健康。近年来，粮食作物农药超标被拒出口、食物农药超标中毒、水中农药含量过高导致无法饮用等现象的出现引起了社会广泛的关注。食用农药残留超标的食物，会引起人和动物的慢性中毒，导致疾病的发生，诱发癌症，甚至影响到下一代。因此保障农产品质量安全，对终端农产品中农药残留的检测至关重要。

目前的常规的农药检测方法主要有物理、化学和生物检测三大类方法。物理检测法包括色谱分析和光谱分析，化学检测则为试剂反应检测法，而生物检测方法种类较多，常见的有：酶抑制分析、酶联免疫吸附技术、生物传感器等。然而常规的农药残留检测方法成本高，检测时间长，而农药残留含量常为痕量，所以检测起来并不容易。具体而言，色谱分析技术中的气相色谱和液相色谱技术存在高成本、耗时长、操作要求高和不能现场检测等不足，依靠多试剂反应的化学方法则早已不能满足农药痕量分析的要求。酶抑制分析法作为生物检测法中的常用方法，虽然可以半定量检测，但影响结果准确性的因素较多，并且由于反应机理所限只能检测有机磷类和氨基甲酸酯类农药。所以，研发一种能够应用到检测食品中的农药残留的快速、灵敏、简便、经济的检测方法具有很大的价值和现实意义。

表面增强拉曼散射(SERS)技术因为其具有的超灵敏识别分析物分子振动的独特能力，成为目前光谱分析技术的代表技术之一。由于其具有高灵敏性能和非破坏特征，表面增强拉曼散射技术为分析物的痕量水平检测提供了一种强有力的方法，并广泛应用于环境监测、爆炸物检测、国土安全和生物医学科学等领域。此外，它对各种农药和单分子农药的检测具有极好的灵敏度，促进了其作为快速农药检测的替代检测技术的应用。表面增强拉曼散射可在低浓度待测物质上获得高灵敏度的信号，而获取高质量拉曼信号的前提条件是SERS活性基底的质量。目前大部分SERS基底源于纯贵金属纳米颗粒(如金、银纳米颗粒)，但其成本较高，尤其对具有复杂成分的农药分子检测灵敏度低。因此，有必要提供一种能够使SERS基底具有更好灵敏度的复合纳米材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够使SERS基底具有更好灵敏度的复合纳米材料及其制备方法和应用、使用该复合纳米材料的SERS基底、使用该复合纳米材料的检测装置和检测方法。

根据本发明的第一个方面，本发明提供一种复合纳米材料，根据本发明的实施例，该复合纳米材料包括二维MXene纳米片和吸附在二维MXene纳米片上的一维金属纳米材料。

其中，MXene材料是一种二维过渡金属碳化物或碳氮化物，具有类石墨烯结构，其化学式为M_n+1X_nT_x，M可以是诸如包括但不仅限于Ti、V、Cr等的过渡金属元素，X为C和/或N，n为1、2、3中的任一种，T_x则是表面官能团，诸如包括但不仅限于O、OH、F、Cl、NH₂等官能团。

本发明的有益效果是：