[发明专利]基于黑磷@金-银纳米复合材料的SERS芯片及其制备方法

说明书

本发明涉及基于黑磷@金‑银纳米复合材料的SERS芯片及其制备方法。本发明首次公开了一种可用于有害物质原位检测和降解的黑磷@金‑银纳米复合材料内嵌在双层膜中介导的多功能SERS芯片，该材料由黑磷@金‑银复合材料和用于封装的双层膜两部分组成，其中，黑磷@金‑银采用紫外光辅助还原法；用于封装的双层膜为具有不同的柔性和粘性的材料，包括胶带、PDMS膜、砂纸和胶带。其优势在于黑磷纳米片表面具有双金属纳米粒子(金‑银)，有利于获得强大的等离激元共振电磁场，极大地增强目标分子的拉曼信号。同时，基于保鲜膜原理，采用双层膜对黑磷@金‑银复合材料进行物理封装，可以与外部环境隔绝，有利于黑磷的长时间保存。此外，由于封装膜的粘性和柔性，该SERS芯片还可以从复杂表面采集分子，使SERS检测的灵敏度进一步提升。

技术领域

本发明涉及光电检测技术领域，尤其是涉及基于黑磷@金-银纳米复合材料的SERS芯片及其制备方法。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

表面增强拉曼散射(SERS)由于其具有超高灵敏度、无损数据采集和独特的指纹光谱等特点，已被证明是一种非常具有前景的分析技术，在生物医学、食品安全和环境监测等许多领域得到了应用。最近，等离子体与半导体相结合的纳米结构既有SERS活性又具有自清洁能力，引起了人们的广泛关注。除此之外，基于黑磷的复合纳米材料还具有大的比表面积、高的载流子迁移率等优点，在众多的双功能SERS基底中脱颖而出。此外，如何采用简单的方式来保护黑磷一直是黑磷领域的研究热点。同时，人们研究发现，物理封装的方法不仅可以隔绝空气阻止材料氧化，而且其形貌和性能几乎不受影响。因此，我们将黑磷@金-银复合材料内嵌在双层膜中，制备了一种具有优良拉曼活性，时间稳定性，以及分子富集能力的SERS芯片。

发明内容

为了解决目前现在技术存在的问题，本发明提供一种可用于有害物质原位检测和降解的黑磷@金-银纳米复合材料内嵌在双层膜中介导的多功能SERS芯片。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

第一方面，本发明提供一种基于黑磷@金-银纳米复合材料的SERS芯片，所述基于黑磷@金-银纳米复合材料的SERS芯片由黑磷@金-银复合材料和用于封装的双层膜两部分组成，黑磷@金-银纳米复合材料内嵌在双层膜中，其中，用于封装的双层膜为具有柔性和粘性的材料。

进一步的，所述用于封装的双层膜选自胶带、PDMS膜、砂纸和硅片。

第二方面，本发明提供一种基于黑磷@金-银纳米复合材料的SERS芯片的制备方法，包括如下步骤：

1)将黑磷粉末分散于去离子水中，再用氩气鼓泡的方式排除液体中溶解的氧，5℃下超声，将得到的棕色分散液离心，除去未剥离的黑磷晶体，得到黑磷纳米片溶液；

2)在黑磷纳米片溶液加入氯金酸溶液，用紫外灯照射一定时间；离心洗涤后分散在去离子水中，随后加入硝酸银溶液再用紫外灯照射一定时间，洗数次并分散去离子水中，得到黑磷@金-银复合材料；

3)将所述黑磷@金-银复合材料涂覆于具有柔性和粘性的材料表面，待其干燥后，将另一相同的具有柔性和粘性的材料覆盖在黑磷@金-银复合材料表面并压紧四周令其贴合紧密即得到所述基于黑磷@金-银纳米复合材料的SERS芯片。

进一步的，步骤1)中，将黑磷粉末和去离子水的用量比例为1mg:1mL。

进一步的，步骤1)中超声时间为2-5小时，优选的，4小时。

进一步的，步骤1)中，2000-3000转/分钟离心5-20分钟。