[发明专利]一种用于农药检测的复合SERS基底的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于农药检测的复合SERS基底的制备方法，包括以下步骤：步骤一、在石墨烯–铜箔的表面制备微纳点阵结构形成带有压痕结构的石墨烯–铜箔；步骤二、在所述带有压痕结构的石墨烯–铜箔的表面镀一层金膜形成带有压痕结构的石墨烯–金纳米粒子–铜箔；步骤三、将聚甲基丙烯酸甲酯溶液悬涂在所述石墨烯–金纳米粒子–铜箔的压痕结构上并进行干燥处理；步骤四、将所述石墨烯–金纳米粒子–铜箔进行腐蚀处理得到带有微纳结构的石墨烯–金纳米粒子–PMMA膜；步骤五、将所述带有微纳结构的石墨烯–金纳米粒子–PMMA膜吸附在硅片上得到复合SERS基底。本发明结合了纳米压痕、镀膜以及化学腐蚀来制备复合SERS基底，实现大范围规则微纳点阵结构的高效加工。

技术领域

本发明涉及微纳结构加工技术领域，尤其涉及一种用于农药检测的复合SERS基底的制备方法。

背景技术

在农业生产中农药的使用可以提高农作物产量。但农作物自身农药残留对消费者的健康会存在潜在的危害，尤其是水果和蔬菜等食品中，当农药残留量较高时，会严重危害人类健康。例如，西维因(Carbaryl)一种广谱型氨基甲酸酯类农药，被广泛用于户内外病虫害的防治。但近些年研究发现西维因具有神经毒性、生殖毒性、基因毒性等，会产生“三致”效应。国内外均有报道西维因残留于某些食品中，如黄瓜、牛奶、鸡蛋等，对人体健康造成威胁。目前常用地检测食品中农药残留方法有气相色谱法、气质联用法、液相色谱法等。这些方法虽然有检测精度高的优点，但都具有预处理复杂、检测时间长、无法在现场进行实时检测等缺点。

拉曼光谱作为表征分子振动的指纹光谱，能够获取到分子结构的信息且具有检测效率高、不用预处理等优点，已经被广泛地应用在食品安全领域。但由于普通拉曼信号强度弱，容易被其它信号淹没(如荧光信号)，难以识别分子的信息。然而随着拉曼技术的发展，通常利用具有微纳结构的金属(金、银、铜)表面来增强拉曼信号的强度，以提高检测精度，但针对化学农药分子的检测还需要进一步提高基底的检测分辨率，近些年来国内外学者制备出的二维材料(石墨烯或二硫化钼)具有提高对目标分析物的化学吸附作用，同时在检测过程中能够减小荧光信号对拉曼信号的干扰以及防止金属结构被氧化，有助于提高基底表面检测分析物的分辨率。因此，将二维材料与微纳结构或纳米粒子组合形成复合SERS基底，不仅提高了农药残留的检测精度，也促进了拉曼增强技术在食品安全领域的应用和推广。然而，由于SERS基底表面微纳结构、二维材料以及二者耦合作用对拉曼光谱增强的影响规律尚不清晰，复合SERS基底表面拓扑结构特征的设计缺乏理论指导，制约着高性能、高品质SERS基底的研究和开发。目前，只能通过大量的重复实验对比不同微纳结构对拉曼强度的影响规律，从而优选出最佳的SERS基底，整个过程不仅工作量大、成本高，而且难以保证应用过程中目标分析物的检测精度。

目前，复合SERS基底表面纳米粒子或微纳米结构的制备方法主要包括化学合成与纳米加工两种。然而，化学合成方法制备的纳米粒子/结构分散、重复性差、制备的SERS基底不利于长期保存；纳米加工方法也存在加工设备昂贵、制造工艺流程复杂、环境控制要求严格、纳米结构分布范围小等问题。为了制备高品质的SERS基底，研究和开发能够制备结构尺寸、分布密度可控的微纳结构阵列的加工方法，以实现SERS基底的低成本、高效率、高精度制造，已成为SERS领域一个研究热点。

发明内容

本发明为解决目前的技术不足之处，提供了一种用于农药检测的复合SERS基底的制备方法，结合了纳米压痕、纳米粒子镀膜以及化学腐蚀来制备复合SERS基底，实现大范围规则微纳点阵结构的高效加工，制备出了高品质的SERS基底。

本发明提供的技术方案为：

一种用于农药检测的复合SERS基底的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在石墨烯–铜箔的表面制备微纳点阵结构形成带有压痕结构的石墨烯–铜箔；

步骤二、在所述带有压痕结构的石墨烯–铜箔的表面镀一层金膜形成带有压痕结构的石墨烯–金纳米粒子–铜箔；