[发明专利]一种丝蛋白纳米纤维-金属纳米颗粒拉曼增强复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种丝蛋白纳米纤维‑金属纳米颗粒拉曼增强复合材料及其制备方法，方法包括：将高晶丝蛋白纳米纤维在100～1000瓦下超声处理，得到长度30～400nm，厚度1～2nm的丝蛋白纳米短纤维；将丝蛋白纳米短纤维和金属纳米颗粒溶胶混合均匀，然后多次离心清洗，得到丝蛋白纳米纤维‑金属纳米颗粒拉曼增强复合材料。该方法采用物理超声工艺消除高晶丝素蛋白纤维的空间无序纠缠结构，通过丝蛋白纳米短纤维作空间夹层模板，利用静电力作用实现丝蛋白和金属纳米粒子的空间吸附，形成高密度金属纳米粒子‑丝蛋白纳米粒子‑金属纳米粒子三明治空间夹层热点结构，能够显著提升复合材料的SERS检测灵敏性及面信号均匀度。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种丝蛋白纳米纤维-金属纳米颗粒拉曼增强复合材料及其制备方法。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)基底作为一种先进的表面分析平台，可以极大的提高基底表面吸附分子的拉曼散射信号，在生物医学，环境检测及食品工程中具有广泛的应用前景。然而，SERS基底作为常规分析和诊断工具通常在信号重复性，检测灵敏度及稳定性方面受到制约，从而限制其应用范围。因此，在基底中高效、丰富且稳定的SERS活性热点的构建是解决以上问题的关键。

现已生产实施的制备方法为批量模板印刷工艺或利用金属颗粒溶胶直接制备基底。然而，尽管批量模板印刷法能够很好的解决信号重复性及稳定性等常见问题并且适用于批量生产，但受制于模板尺寸的大小，微观结构中热点性能很难进一步提升。

除此之外，尽管研究中也发现激光纳米刻蚀及阳极氧化铝模板法等工艺制备的基底可以满足稳定性，检测重复性及灵敏性等要求，但设备成本及繁琐的工艺流程很大程度上限制了实际生产。此外，从目前的检测效果方面来评价，绝大多数工艺制备的SERS基底其实际的检测极限通常在10^-7～10^-11mol/L范围。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种丝蛋白纳米纤维-金属纳米颗粒拉曼增强复合材料及其制备方法，该方法制备的复合材料具有较高的检测灵敏性。

本发明提供了一种丝蛋白纳米纤维-金属纳米颗粒拉曼增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将浓度为0.3～4wt％的高晶丝蛋白纳米纤维在100～1000瓦功率下超声处理5～60min，得到长度30～400nm，厚度1～2nm的高晶丝蛋白纳米短纤维；

将所述高晶丝蛋白纳米短纤维和金属纳米颗粒溶胶混合均匀，得到丝蛋白-金属纳米粒子复合物；

将所述丝蛋白-金属纳米粒子复合物多次离心清洗，得到丝蛋白纳米纤维-金属纳米颗粒拉曼增强复合材料。

优选地，所述高晶丝蛋白纳米短纤维的厚度为1～2nm。

优选地，所述高晶丝蛋白纳米纤维的宽度为10～30nm，长度为200～2000nm；

所述高晶丝蛋白纳米纤维的结晶度≥40％。

优选地，所述金属纳米颗粒选自金纳米颗粒、银纳米颗粒或具有表面等离子体共振效果的纳米颗粒。

优选地，所述金属纳米颗粒的粒径为10～150nm。

优选地，所述金属纳米颗粒和丝蛋白纳米短纤维的质量比为1～20:1。

优选地，所述丝蛋白纳米短纤维和金属纳米颗粒溶胶混合的时间为1～48h。

优选地，所述离心清洗的次数为1～8次；

所述离心清洗的转速为1000～12000rpm。

本发明提供了一种丝蛋白纳米纤维-金属纳米颗粒拉曼增强复合材料，由上述技术方案所述制备方法制得。