[发明专利]一种基于黑磷金滤纸的三维SERS基底及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于黑磷金滤纸的三维SERS基底的制备方法，该方法先合成黑磷纳米片，再采用热回流法合成黑磷金纳米颗粒分散液，然后将滤纸在黑磷金纳米颗粒分散液中，清洗、干燥，即为基于黑磷金滤纸的三维SERS基底，还公开了上述基于黑磷金滤纸的三维SERS基底在制备食源性细菌检测制剂方面的应用。

技术领域

本发明属于拉曼光谱技术领域，具体涉及一种基于黑磷金滤纸的三维SERS基底及其制备方法和应用。

背景技术

拉曼光谱(RS)显示出根据物质的振动指纹识别物质的巨大潜力。然而，传统的拉曼信号强度低，一些分子产生荧光干扰，使得成分复杂、自发荧光强的生物样品难以检测。当样品接近或吸附在贵金属(如金和银)的粗糙表面时，与传统的拉曼相比，目标分析物的拉曼信号可以大大增强，因此表面增强拉曼光谱(SERS)已成为生物检测中一种更灵敏的分析技术，具有预处理简单的优点，操作简单，检测时间短，灵敏度高。利用SERS技术，可以在低激发功率下获得高质量的拉曼信号，从而防止对生物样品的损伤。此外，SERS可以降低生物样品的自发荧光背景。因此，表面增强拉曼光谱在生物领域显示出巨大的应用前景。近年来，SERS在微生物检测中也发挥了重要作用。

黑磷(BP)，作为一种新兴的无机二维纳米材料，具有很高的生物相容性和层依赖性，直接带隙在0.3eV到2.0eV，已成为生物医学、电子学和光电子学领域最具潜力的材料之一。在本申请发明人之前的研究中，BP金纳米片被用于SERS生物分析。金纳米颗粒在BP纳米片上的修饰使BP纳米片的CM和金纳米片的EM能够集成，从而比裸金纳米颗粒或BP纳米片显著增强和高度可重复检测化学分子，展示了其在生物应用中的巨大潜力。

与传统基底相比，三维(3D)SERS基底不仅具有更大的表面积，有利于吸附更多的探针分子，而且当基底被贵金属纳米颗粒修饰时，还可以为分析物提供更多的“热点”和结合位点。Yang等人制备了一种新的3D介孔ZnO/Ag SERS基底，该基底具有高灵敏度和重现性，用于检测染料，并且3D基底显示出良好的SERS活性。此外，基于Au/TiO₂、Ag/ZnO、Au/石墨烯和Ag/石墨烯的类似3D SERS基底已开发用于生物医学检测。但这些底物的制备过程耗时且复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于黑磷金滤纸的三维SERS基底的制备方法，该方法工艺简洁，成本低。

本发明的目的还在于提供上述方法制备获得的基于黑磷金滤纸的三维SERS基底，这些基于滤纸的SERS基底可以产生更多的“热点”，以实现更强的增强效果，并保持良好的信号再现性。

本发明的最后一个目的在于提供上述基于黑磷金滤纸的三维SERS基底在制备食源性细菌检测制剂方面的应用。

本发明的上述第一个目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于黑磷金滤纸的三维SERS基底的制备方法，包括以下步骤：

(1)选取黑磷分散于N-甲基吡咯烷酮中，先采用超声波探头在冰上超声处理，然后在冰浴中进行超声处理，得分散液，将分散液低速离心以去除未剥离的黑磷，再高速离心以收集黑磷纳米片，将收集的黑磷纳米片重悬在N-甲基吡咯烷酮中，得黑磷纳米片；

(2)将HAuCl₄分散在沸水中，然后加入步骤(1)中制备的黑磷纳米片，搅拌使黑磷与金结合在一起，然后离心去除裸露的金纳米颗粒，进而得到含黑磷-金纳米颗粒的分散液；

(3)将滤纸在步骤(2)制备的含黑磷-金纳米颗粒的分散液中浸泡后，清洗，干燥，即制得基于黑磷金滤纸的三维SERS基底。

本发明基于黑磷金滤纸的三维SERS基底的制备方法，该方法先合成黑磷纳米片，再采用热回流法合成黑磷金纳米颗粒分散液，然后将滤纸浸泡在黑磷金纳米颗粒分散液中，清洗、干燥，即制得基于黑磷金滤纸的三维SERS基底。

在上述基于黑磷金滤纸的三维SERS基底的制备方法中：