[发明专利]一种用于重金属离子检测的可重复使用SERS传感器及制备方法

说明书

本发明公开了一种用于重金属离子检测的可重复使用SERS传感器，包括多孔氮化镓/银/金/单层石墨烯多层复合结构、荧光标记的重金属离子探针链、和重金属离子反应链，在所述多孔氮化镓/银/金/单层石墨烯多层复合结构的单层石墨烯上表面通过物理吸附固定荧光标记的重金属离子探针链，得到最强荧光分子拉曼信号，所述重金属离子反应链与重金属离子探针链结合后猝灭荧光分子拉曼信号，得到SERS传感器。通过在使用后的所述传感器表面重新添加重金属离子反应链使所述SERS传感器可以多次使用。其优点在于，增强效果明显、检测信号稳定、检测选择性好、多次重复使用和成本低的特点。

技术领域

本技术属于生化传感技术领域，尤其涉及一种用于重金属离子检测的SERS传感器及制备方法。

背景技术

目前，用于检测重金属离子的传统方法有：原子吸收谱、原子发射谱、质谱法和紫外光谱法等，然而这些方法不仅需要对检测样品进行预处理，而且需要专业的设备和操作技术人员。伴随着纳米制造技术的应用，许多新型的Pb²⁺检测技术也得到发展。例如：荧光法、电化学方法、电化学发光法、比色法、表面增强拉曼散射(SERS)等。在这些方法中，SERS检测技术因其无损检测、指纹特性、操作简单等特点备受科学家的青睐。SERS检测技术的关键在于构建一种拉曼散射信号增强的基底环境，目前研究表明SERS有两种增强机制，一种是由粗糙贵金属表面局域等离子体共振引起的电磁增强机制，另外一种是指由电荷转移引起的化学增强机制，其中在金属纳米颗粒表面形成的电磁热点起到主要的增强作用。基底的增强效果直接影响重金属离子检测的灵敏度和检测范围，因此设计一款高效高稳定的SERS检测基底用于对重金属离子的检测是非常有意义的。

在SERS检测中，不同于生物和有机分子，包括Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等在内的重金属并没有可供直接检测的指纹特性谱，而且目前用于检测重金属的SERS传感器大多不具备重复使用性，这不仅降低的检测效率，也造成的成本的消耗。所以制备可重复使用的SERS传感器具有重大实际意义的。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种灵敏度高、特异性好、可重复使用的用于重金属离子检测的SERS传感器，并实现对Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Na⁺等多种的重金属的灵敏检测。其技术方案为，

一种用于重金属离子检测的可重复使用SERS传感器，包括多孔氮化镓/银/金/单层石墨烯多层复合结构、荧光标记的重金属离子探针链、和重金属离子反应链，在所述多孔氮化镓/银/金/单层石墨烯多层复合结构的单层石墨烯上表面通过物理吸附固定荧光标记的重金属离子探针链，得到最强荧光分子拉曼信号，所述重金属离子反应链与重金属离子探针链结合后猝灭荧光分子拉曼信号，得到SERS传感器；所述的SERS传感器利用荧光分子拉曼标记物与多孔氮化镓/银/金/单层石墨烯多层复合结构的距离改变而产生的信号强度变化实现间接检测不具有拉曼指纹特性的重金属离子；重金属离子检测后，通过在所述SERS传感器上表面添加新的重金属离子反应链使其可以多次使用。

进一步的，所述的多孔氮化镓/银/金/单层石墨烯多层复合结构包括多孔氮化镓，所述多孔氮化镓上表面依次设置银纳米层和金纳米层，所述金纳米层上表面设置单层石墨烯。

进一步的，所述单层石墨烯可以为单层石墨烯单晶或单层石墨烯纳米颗粒。

进一步的，所述银纳米层厚度10-50nm，金纳米层厚度5-15nm。

一种用于重金属离子检测的可重复使用SERS传感器的制备方法，包括以下步骤：

S1.制备多孔氮化镓，并使其表面具有纳米间隙结构；

S2.在多孔氮化镓片表面依次设置银纳米层和金纳米层，得到多孔氮化镓/银/金多层复合结构；