[发明专利]一种包覆有氧化石墨烯的纳米金管复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种包覆有氧化石墨烯的纳米金管复合薄膜及其制备方法，涉及纳米复合材料领域，所述纳米金管复合薄膜由中空管状纳米金膜层和氧化石墨烯层组成；所述中空管状纳米金膜层的厚度为60‑150nm；所述氧化石墨烯层的厚度为0.6‑12nm，本发明中金纳米颗粒相比较其他金属颗粒而言，具有更高的检测灵敏度，因而获得的拉曼增强效果更好，氧化石墨烯作为保护层可以防止金纳米颗粒的氧化，提高基底的稳定性，解决了其单独作为拉曼增强基底的不足。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料领域，尤其涉及一种包覆有氧化石墨烯的纳米金管复合薄膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着纳米技术迅速发展，金属纳米结构在诸如生物标记和成像、催化、电子及信息工程、传感器和表面增强拉曼光谱等领域都有广泛的应用。纳米金颗粒薄膜的非线性光学研究也在国际上引起高度重视，这是因为入射光可在金属颗粒间产生很强的近场表面等离子激元共振增强效应，具备10²-10⁶倍的局域增强效果。

石墨烯属于sp²杂化碳构成的二维片层结构,含有大量的共轭电子和比表面积，易吸附分子并实现电荷转移，增强拉曼信号，是通过化学增强机制实现拉曼增强效应的典型材料，极大丰富了拉曼增强基底的可选择性。但受限于基于化学增强机制，单独的石墨烯增强因子不够高,无法单独应用到分析检测。利用氧化石墨烯表面大量的官能团和大比表面积等优势，可以吸附富集污染物。另一方面，利用碳平面六元环与金属导带电子对拉曼光信号的协同杂化作用，可实现某些波长的二次激发或放大。因此，与某些金属(如金、银、铜等)进行复合，氧化石墨烯与金属之间的协同效应会使金属纳米粒子原有的表面增强拉曼活性和催化活性得到显著增强。

山东师范大学申请的专利号为201711098588.9的中国专利公开了一种氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形PMMA三维柔性拉曼增强基底及制备方法和应用，利用湿法腐蚀工艺制备金字塔形硅基底，用热蒸镀的方法在硅基底表面镀一层银膜，在管式炉中退火得到银纳米颗粒，之后在有银纳米颗粒的金字塔硅上涂上PMMA，将金字塔形PMMA/银纳米颗粒/金字塔硅基底放在氢氧化钠溶液中腐蚀掉硅片，然后洗掉残留的氢氧化钠溶液，倒置后转移到玻璃片上得到银纳米颗粒/金字塔形PMMA，之后将氧化石墨烯溶液涂覆到银纳米颗粒/金字塔形PMMA表面，晾干即得。该发明三维柔性拉曼增强基底结合了氧化石墨烯、银纳米颗粒及金字塔形PMMA，可充分发挥三者的优势，可获得灵敏度高、稳定性好、均一性高的拉曼增强信号；

本发明与其的最大区别在于本发明采用中空管状纳米金膜与氧化石墨烯复合，而该专利采用氧化石墨烯/银纳米颗粒/金字塔形PMMA三者复合，申请人认为首先纳米金粒子比纳米银粒子的表面更能加强拉曼光谱，而且纳米金粒子的表面共振带要比纳米银粒子更灵敏些，所以纳米金粒子是比纳米银粒子是更优的选择，而且上述专利中在有银纳米颗粒的金字塔硅上涂上PMMA后，将金字塔形硅基底放在氢氧化钠溶液中腐蚀掉硅片，此时氢氧化钠溶液会对PMMA表面形貌产生不利影响，从而影响拉曼增强信号的稳定性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种包覆有氧化石墨烯的纳米金管复合薄膜及其制备方法，制备得到的纳米金管复合薄膜同时具有金属纳米颗粒和氧化石墨烯材料作为拉曼增强基底的优势，且本发明制备方法简单、成本低，可实现复合薄膜的批量化制备，而且获得的拉曼增强信号灵敏度高、稳定性好、均一性高，具有良好的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种包覆有氧化石墨烯的纳米金管复合薄膜，由中空管状纳米金膜层和氧化石墨烯层组成；

所述中空管状纳米金膜层的厚度为60-150nm；

所述氧化石墨烯层的厚度为0.6-12nm。

进一步地，所述纳米金管复合薄膜由中空管状纳米金膜层和氧化石墨烯层组成；