[发明专利]一种基于静电组装与原位还原的SERS探针的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种基于静电组装与原位还原的SERS探针的制备方法及其应用。以还原氧化石墨烯为组装基底，聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、氨基‑β环糊精为组装材料，通过静电组装方式，制备出稳定性及均匀性良好的多层组装膜；然后利用聚乙烯亚胺的还原性，在组装膜结构中加入硝酸银，原位还原制备银纳米粒子，得到石墨烯/环糊精/银纳米粒子复合材料，该制备工艺简单高效、绿色环保。本发明还进一步公开了上述复合材料在高效吸附和SERS多点检测亚甲基蓝和福美双的应用。

技术领域

本发明涉及材料科学领域，具体涉及一种基于静电组装与原位还原的SERS的探针制备方法及其应用。

背景技术

静电组装技术是近年发展起来的一种简便的表面修饰方法。其原理是利用静电相互作用，在经过处理的带电荷的基板表面逐层交替吸附相反电荷的聚电解质，从而形成纳米级多层组装膜。此技术制备方法简单，组装材料丰富，不受形状和大小的限制，所制备的组装膜层数和厚度可控，稳定性良好。

在工农业生产过程中，合成化合物被广泛使用，例如染料、农药等。与此同时，工业废弃料和农药残留引起的环境污染和食品安全问题，日益成为环境保护方面的热点话题。工业废料的不当处理和农药的不合理滥用不仅会带来严重的工农业污染问题，还会影响到工业产品和农业食品的质量安全，甚至危及工农业生态环境和可持续发展。因此，寻找可用于染料分子或农药分子快速且准确的即时检测分析方法意义重大。

近年来，由于表面增强拉曼（SERS）光谱技术能够以无损的方式提供关于分子结构信息，具有操作简单、测定快速、指纹信息丰富等优势，因此在环境、农业检测分析等领域有着重要的应用，备受科研工作者的关注。但是传统SERS基底具有易聚集、分析结果重现性和特异性差等问题，因而影响SERS技术的实际应用。因此，亟需开发一种具有高吸附性、高灵敏度、高重复性的SERS探针解决上述问题。

如何通过静电组装和原位还原获得高特异性吸附的还原氧化石墨烯/环糊精/银纳米粒子复合SERS探针，是一项全新的研究课题。

发明内容

本发明的目的在于针对目前现有技术存在的不足之处，提供一种制备简单、分布均匀的基于静电组装与原位还原的SERS探针的制备方法。

本发明提供的一种基于静电组装与原位还原的SERS探针的制备方法，所述方法是以还原氧化石墨烯作为二维组装基底，利用静电相互作用，逐层交替组装聚乙烯亚胺、聚丙烯酸和氨基-β环糊精，获得组装膜，然后再利用聚乙烯亚胺的还原性，在组装膜表面原位还原硝酸银，得到分布均匀、稳定性好的还原氧化石墨烯/环糊精/银纳米粒子复合材料。再将复合物进一步用于吸附及SERS多点检测染料和农药。本发明工艺简单，制备周期短，绿色环保，重复性强，均匀稳定，可实现大批量制备。

所述方法包括如下步骤：

(1) 还原氧化石墨烯/环糊精多层组装膜的制备：

(a) 配制0.10-0.30mg/mL 的氧化石墨烯水溶液，超声粉碎5-10分钟；

(b) 将步骤(a)中的氧化石墨烯分散液缓慢加入到体积比为1：1的聚乙烯亚胺溶液中，搅拌1-2分钟，静置18-20分钟后，加入30-45μL水合联氨进行70-80℃油浴1-2h，然后将所得分散液反复用去离子水离心洗涤2-5次，去除游离的聚乙烯亚胺；

(c) 将步骤(b)中所得分散液缓慢加入到体积比为1：1的聚丙烯酸溶液中，搅拌1-2分钟，静置18-20分钟后用去离子水离心洗涤2-5次，去除游离的聚丙烯酸；

(d) 将步骤(c)中所得分散液缓慢加入到浓度为1.0-3.0mg/mL的氨基-β环糊精溶液中(体积比为1：1)，搅拌1-2分钟，静置18-20分钟后用去离子水离心洗涤2-5次，去除游离的氨基-β环糊精，得到还原氧化石墨烯/环糊精多层组装膜；

(2) 还原氧化石墨烯/环糊精/银纳米粒子复合SERS探针的制备：