基于原位化学生长银纳米结构的柔性PDMS表面增强拉曼散射基底的制备方法及应用与流程

本发明涉及生物，具体为基于原位化学生长银纳米结构的柔性pdms表面增强拉曼散射基底及其制备方法及应用。

背景技术：

1、表面增强拉曼散射（surface enhanced raman scattering，sers）技术由于具有检测灵敏度高、检测速度快、指纹识别能力强等特点，被广泛应用于食品安全、环境污染、生物检测以及药物分析等领域。其中，sers检测性能主要依赖于金属纳米材料形成的局域表面等离子体共振效应以及纳米结构之间形成的“热点”（hot spots）。

2、目前，常用的sers基底主要包括刚性基底和柔性基底两类。传统刚性sers基底通常采用硅片、玻璃、金属片等作为支撑材料，通过真空沉积、光刻、电化学沉积等方法制备贵金属纳米结构。虽然该类基底具有较好的增强性能和结构可控性，但是存在以下不足：

3、（1）制备工艺复杂，设备要求高；（2）sers检测灵敏度有限，难以满足痕量分析需求。目前，柔性sers基底逐渐受到关注，其中聚二甲基硅氧烷（pdms）由于具有柔韧性好、透明性高、化学稳定性强、生物兼容性好等特点，被广泛用于柔性传感领域。

4、现有pdms柔性sers基底主要采用以下方式：（1）贵金属纳米颗粒直接滴涂或浸涂于pdms表面：该方法操作简单，但是pdms本身具有较低表面能和疏水性，导致金属纳米颗粒难以均匀附着，容易产生颗粒团聚和脱落问题，（2）通过表面修饰增强金属与pdms结合：部分研究采用氧等离子体处理、硅烷偶联剂修饰等方法改善pdms表面性质，再负载金属纳米材料。但是，现有方法通常需要预先合成贵金属纳米颗粒，再通过浸泡、喷涂或组装方式固定于pdms表面，存在以下问题：纳米颗粒制备过程独立，步骤复杂；纳米颗粒尺寸和分布难以保持一致；后处理过程中容易破坏纳米结构；金属颗粒与pdms之间结合强度有限。（3）利用化学还原方法在基底表面原位生成金属结构：已有部分研究尝试利用还原剂直接在基底表面生成银纳米结构，但由于pdms表面惰性较强，银离子难以有效吸附，导致银沉积效率低、颗粒分布不均，难以获得稳定且高增强性能的sers基底。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供基于原位化学生长银纳米结构的柔性pdms表面增强拉曼散射基底及其制备方法及应用，用于解决现有技术的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明的一方面提供了基于原位化学生长银纳米结构的柔性pdms sers基底制备方法，包括以下步骤：

4、1)获取pdms；

5、2)在载体上滴加pdms；60-90℃条件下固化，获得pdms柔性基底；

6、3)将pdms柔性基底置于食人鱼溶液浸泡；

7、4)对pdms表面进行氧等离子体处理；

8、5)以无水乙醇为溶剂，配制aptms乙醇溶液；

9、6)将氧等离子体处理后的pdms浸入aptms溶液；

10、7)洗涤后干燥；

11、8)向 agno3溶液中加入 naoh，使agno3和naoh摩尔比为1：1～5；再逐滴加入氨水溶液，使氧化银沉淀完全溶解，形成澄清透明的银氨络合物溶液，agno3和氨水摩尔比为1：2～10；

12、9)将经过aptms修饰后的pdms柔性基底置于反应容器中；向反应容器中加入银氨络合物溶液和葡萄糖还原液；反应时间：0.5～5min；银氨络合物溶液与葡萄糖溶液摩尔比为：1:0.5～2；完成后，立即取出pdms基底，并洗涤；

13、10)将第一次生长后的pdms基底再次置于银氨络合物溶液和葡萄糖还原体系中，进行多次银纳米结构沉积；循环沉积次数为：1～5次；每次沉积时间为：0.5～5min；

14、11)加入保护稳定剂，室温浸泡0.5～3h后洗涤；吹干。

15、进一步地，所述pdms（聚二甲基硅氧烷）可以采用现有技术制备，常用的方法为：将pdms预聚物和固化剂按照10:1-8：1质量比例混合，对混合液进行真空脱泡处理；所述聚二甲基硅氧烷（pdms）材料包括但不限于市售的聚二甲基硅氧烷弹性体材料。

16、进一步地，所述步骤2）中载体可以为a4纸、聚苯乙烯培养皿或玻璃片。

17、进一步地，所述步骤3）中浸泡的时间为8-16小时。

18、进一步地，所述步骤4）中氧等离子体处理的参数为功率：50-80 w；时间：30-100s。

19、进一步地，所述步骤5)中aptms乙醇溶液中aptms的质量分数为1-10%；进一步地，所述aptms乙醇溶液配制遵循使pdms表面羟基和aptms的摩尔比为1：0.02～0.2原则。

20、进一步地，所述步骤7）具体为：使用无水乙醇和去离子水清洗；室温干燥。

21、进一步地，所述步骤8）具体中agno3溶液的浓度为0.1～1mol/l，naoh的浓度为1～5mol/l，氨水的浓度为0.5～2mol/l。

22、进一步地，所述步骤9）中的葡萄糖溶液浓度为：0.5-2 mol/l。

23、进一步地，所述步骤12）中保护稳定剂可为pvp水溶液、聚乙二醇 peg、聚乙烯亚胺pei、柠檬酸钠、植酸 ip6中的任意一种或几种，浓度为0.1–0.5wt%。

24、本发明的另一方面提供了上述方法制备的sers基底。

25、本发明的另一方面提供了上述sers基底用于sers检测。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、本发明通过氧等离子体处理提高pdms表面活性，并利用aptms进行表面功能化，使pdms表面引入大量氨基活性位点，提高对银离子的吸附能力。随后采用银氨络合物体系，通过葡萄糖温和还原作用，使银纳米颗粒直接在pdms表面原位生成，实现贵金属纳米结构与柔性基底的紧密结合。本方法实现银纳米结构在pdms表面的原位生长，避免传统纳米颗粒预合成、分离和组装过程，简化制备流程；原位生成的银纳米颗粒之间形成纳米间隙，获得丰富sers增强热点，可产生强烈电磁增强效应，提高检测灵敏度；制备得到的柔性sers基底能够弯曲、贴合复杂表面，保持pdms柔性优势，适用于现场快速检测。

1.一种基于原位化学生长银纳米结构的柔性pdms sers基底制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2）中载体可以为a4纸、聚苯乙烯培养皿或玻璃片。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤3）中浸泡的时间为8-16小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤4）中氧等离子体处理的参数为功率：50-80w；时间：30-100 s。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中aptms乙醇溶液中aptms的质量分数为1-10%。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤7）具体为：使用无水乙醇和去离子水清洗；室温干燥；所述步骤8具体中agno3溶液的浓度为0.1～1mol/l，naoh的浓度为1～5mol/l，氨水的浓度为0.5～2mol/l。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤9）中的葡萄糖溶液浓度为：0.5-2mol/l。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤12）中保护稳定剂可为pvp水溶液、聚乙二醇 peg、聚乙烯亚胺 pei、柠檬酸钠、植酸 ip6中的任意一种或几种，浓度为0.1–0.5wt%。

9.如权利要求1-8任意项所述方法制备的sers基底。

10.如权利要求9所述sers基底用于sers检测。