一種利用反膠束體系和靜電紡絲技術(shù)制備sers基底的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合納米材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用反膠束體系和靜電紡絲技術(shù)制備SERS基底的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電紡絲技術(shù)是目前唯一能夠直接、連續(xù)制備聚合物納米纖維的新型紡絲技術(shù)。用靜電紡絲技術(shù)制得的纖維具有孔隙率高、比表面積大、纖維精細(xì)度與均勻度高、長徑比大等特點(diǎn)。利用靜電紡絲的這一系列優(yōu)點(diǎn)，近幾年基于靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維以載體制備金屬納米顆粒逐漸引起人們的關(guān)注。
[0003]表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)SERS是一種非接觸式的能夠提供待測單分子水平信息的無損檢測技術(shù)，并且隨著局域表面等離子體共振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和研究得到了快速展開和發(fā)展。但到了近幾十年，SERS技術(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用沒有得到應(yīng)有的推廣。究其原因，其中一個(gè)很大的限制因素就是SERS活性基底制備的繁瑣工序和昂貴的成本問題，而且基底制備時(shí)對設(shè)備的高要求也進(jìn)一步阻礙了這一特征技術(shù)的應(yīng)用和推廣。因此，制備快速、無污染、大面積可重復(fù)利用的應(yīng)用于系統(tǒng)研究的SERS系列基底將使SERS的應(yīng)用更為廣泛快捷，對SERS機(jī)理的研究也提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
[0004]反膠束(Reverse micelle)是表面活性劑(兩親分子)溶于非極性的有機(jī)溶劑中，當(dāng)其濃度超過臨界膠束濃度(CMC)時(shí)，在有機(jī)溶劑內(nèi)形成膠束。在反膠束中，表面活性劑的非極性基團(tuán)在外與非極性的有機(jī)溶劑接觸，而極性基團(tuán)則排列在內(nèi)形成一個(gè)極性核(polar core)。此極性核具有溶解極性物質(zhì)的能力，極性核溶解水或者水溶液后，就形成了“水池”(water pool)。反膠束是一種自發(fā)形成的納米尺度的聚集體，是一種透明的、熱力學(xué)穩(wěn)定的W/0體系。所以利用反膠束將貴金屬水溶液包裹到聚合物的有機(jī)溶劑溶液中是可行的。
[0005]利用反膠束體系和靜電紡絲技術(shù)制備SERS基底在國內(nèi)外研究報(bào)道中尚未見到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所解決的關(guān)鍵性技術(shù)問題是通過簡單快捷的方法制備出大面積、重復(fù)性好的SERS基底，用于SERS的測量和SERS機(jī)理的研究。本發(fā)明使用表面活性劑形成反膠束的方法，形成尺寸穩(wěn)定的納米貴金屬顆粒，均勻分散在高分子聚合物溶液中，在靜電場條件下，靜電紡絲形成粗細(xì)均勻的納米纖維氈，經(jīng)過表面刻蝕處理，得到SERS基底。
[0007]本發(fā)明提供了一種利用反膠束體系和靜電紡絲技術(shù)制備SERS基底的方法，具體步驟如下:
[0008]第一步，將表面活性劑加入到溶劑中，磁力攪拌，制得反膠束溶液。將納米貴金屬水溶液加入到所述反膠束溶液中，磁力攪拌，制得反膠束包裹的貴金屬溶液。
[0009]所述的表面活性劑為雙(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸鈉(AOT)、十二烷基磺酸鈉(SDS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)或聚氧乙烯醚類。所述的納米貴金屬水溶液為納米銀水溶液、納米金水溶液或者納米金銀合金水溶液。所述的溶劑為氯仿、二氯甲烷、六氟異丙醇或N，N-二甲基甲酰胺中的一種或兩種以上。
[0010]第二步，將ε -聚己內(nèi)酯(PCL)或聚乳酸(PLA)聚合物溶于溶劑中，磁力攪拌，制得聚合物溶液，備用。
[0011]所述的溶劑為氯仿、二氯甲烷、六氟異丙醇或N，N-二甲基甲酰胺中的一種或兩種以上。
[0012]第三步，在磁力攪拌條件下，將第一步制備得到的反膠束包裹的貴金屬溶液加入到第二步制備的聚合物溶液中，攪拌均勻，冰水浴條件下超聲30?60min，得到靜電紡絲溶液。
[0013]第四步，將第三步制得的靜電紡絲溶液進(jìn)行靜電紡絲，制備纖維氈。所述靜電紡絲工藝條件為:流速1.5mL/h，電壓為8?20kV，接收距離為12?18cm。
[0014]第五步，將第四步制得的纖維氈進(jìn)行表面刻蝕，得到刻蝕后的SERS基底。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0016]1、本發(fā)明選用反膠束技術(shù)，可以控制納米貴金屬顆粒的粒徑，保持納米貴金屬顆粒分散的均一*性。
[0017]2、本發(fā)明采用靜電紡絲技術(shù)使納米貴金屬顆粒在靜電場作用下，規(guī)律排列，刻蝕得到的貴金屬納米顆粒的裸露程度可重復(fù)。
[0018]3、本發(fā)明制備的SERS基底面積大、可重復(fù)利用。
[0019]4、本發(fā)明所述制備方法重復(fù)性好，制備快速，無污染。
【附圖說明】
[0020]圖1是模擬反膠束納米金屬結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2A、2B是制備的靜電紡Ag包裹在PCL中的復(fù)合纖維氈的SEM圖；
[0022]圖3A、3B是制備的靜電紡Ag包裹在PCL中的復(fù)合纖維氈的TEM圖；
[0023]圖4是制備的Ag包裹在PCL中的復(fù)合纖維氈對4-MBA的SERS圖；
[0024]圖5是制備的Ag包裹在PCL中的復(fù)合纖維氈刻蝕前后對4-MBA的SERS圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0026]本發(fā)明提供一種利用反膠束體系和靜電紡絲技術(shù)制備SERS基底的方法，具體步驟如下:
[0027]第一步，將雙(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸鈉(AOT)、十二烷基磺酸鈉(SDS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)或聚氧乙烯醚類表面活性劑加入到溶劑中，磁力攪拌，使表面活性劑完全溶解，得到反膠束溶液。將納米貴金屬水溶液加入到上述反膠束溶液中，磁力攪拌，制得反膠束包裹的貴金屬溶液。
[0028]所述的納米貴金屬水溶液為納米銀水溶液、納米金水溶液或者納米金銀合金水溶液。所述的溶劑為氯仿、二氯甲烷、六氟異丙醇、N，N-二甲基甲酰胺中的一種或兩種以上。
[0029]第二步，將ε -聚己內(nèi)酯(PCL)或聚乳酸(PLA)聚合物溶于溶劑中，磁力攪拌Ih以上，制得聚合物溶液。
[0030]所述的溶劑為氯仿、二氯甲烷、六氟異丙醇、N，N-二甲基甲酰胺中的一種或兩種以上。
[0031]第三步，在磁力攪拌條件下，將第一步制到的反膠束包裹的貴金屬溶液加入到第二步制得的聚合物溶液中，磁力攪拌Ih以上，攪拌均勻，冰水浴條件下超聲30?60min，優(yōu)選30?45min，得到靜電紡絲溶液。
[0032]第四步，將第三步制備的靜電紡絲溶液進(jìn)行靜電紡絲，制備纖維氈。制備的纖維最終以纖維氈形式沉積在鋁箔上，將纖維氈放在真空干燥箱中干燥，得到SERS基底，保存在干燥器(干燥時(shí)間24h以上)中備用。
[0033]所述靜電紡絲工藝條件為:流速1.5mL/h，電壓為8?20kV，接收距離為12?18cm。優(yōu)選工藝條件為流速1.5mL/h，電壓為8?15kV，接收距離為12?15cm。
[0034]第五步，將第四步所得的纖維氈進(jìn)行表面刻蝕。將上述纖維氈放入密閉的盛有二甲基甲酰胺(DMF)或丙酮的培養(yǎng)皿中，將上述培養(yǎng)皿放到恒溫?fù)u床中震蕩。取出纖維氈，用乙醇和水交替洗滌3次，真空干燥(干燥時(shí)間24h)，得到刻蝕后的SERS基底。恒溫?fù)u床溫度是50?60°C，震蕩時(shí)