本发明涉及生物医学研究、分析检测领域，特别设计一种利用光子晶体的慢光效应和金属氧化物的带隙特性来增强激光解吸离子化的基底材料。
背景技术：
质谱分析法是物质材料分析中的一个强有力技术方法，为分子生物学的发展做出了巨大贡献。比如用于测定元素周期表中元素、生物组织成分分析、组织切片成像等。质谱分析法主要有三部分组成：离子源、质量分析器、离子检测器。由此我们可以看出，样品的离子化是非常重要的一步。目前研究发现了很多样品离子化得方法，其中基质增强激光解吸附与离子化依然是讨论的热点。我们将光子晶体的慢光效应和半导体金属氧化物的带隙特性相结合，制备得到了一种增强激光解吸附与离子化的基底材料。
基于半导体金属氧化物制成的反蛋白石光子晶体，材料本身就具有良好的吸光、光-电与光热性能，再加上光子晶体的慢光效应增加光吸收和能量转换时间，进一步凸显潜在的良好的解吸离子化性能。由此，我们设计制备出一种能够增强激光解吸效果的基底——钨钛氧化物光子晶体，通过探索研究其具有的光学性能，增强其在质谱方面应用的潜力。
技术实现要素：
技术问题:本发明主要解决的技术问题是提供一种增强激光解吸附与离子化基底的制备方法，用于提高质谱激光解析离子源的效率。
技术方案:为解决上述技术问题，本发明采用的一种增强激光解吸附与离子化基底为：以具有蛋白石结构的胶体晶体为模板，钨钛氧化物为前聚体，通过模板复制制备的钨钛氧化物光子晶体作为激光解吸附与离子化基底；该光子晶体具有反蛋白石结构，其禁带与钨钛氧化物的吸收、激光波长耦合；通过调整所述节光子晶体的晶格大小，使钨钛氧化物光子晶体的禁带边缘处于解析激光波长的位置，增加激光与基底的相互作用，从而增强激光解吸附与离子化效率。
本发明的增强激光解吸附与离子化基底的制备方法包括以下步骤：
1)蛋白石结构的胶体晶体模板的制备：
配置聚合物胶体纳米粒子溶液，将导电基片浸入溶液中，通过胶体纳米粒子的自组装制备得到胶体晶体模板，然后加热到接近聚合物的玻璃化温度使胶体纳米粒子连接加固；
2)钨钛氧化物光子晶体的制备：
将钨钛氧化物前聚体溶液填充到步骤1)制得的胶体晶体模板的缝隙中，然后对样品进行加热，经过氧化干燥后，钨钛氧化物填充在胶体晶体模板的缝隙中；最后对样品进行煅烧，去除胶体晶体模板，制备得到具有反蛋白石结构的钨钛氧化物光子晶体作为增强激光解吸附与离子化基底。
其中，
步骤1)中所述的聚合物胶体纳米粒子为聚苯乙烯ps、聚甲基丙烯酸甲酯pmma、聚丙烯腈pan或其共聚物的单分散纳米粒子。
步骤2)中所述的钨钛氧化物前聚体溶液为以钛酸四正丁酯tbot、四氯化钛ticl4、硫酸钛tiso4、氯化钨wcl6、钨酸盐或钨磷酸盐为溶质的混合溶液。
有益效果：通过本发明制备的增强激光解吸附与离子化基底具有以下优点：
(1)本发明中制备的增强激光解吸附与离子化基底为反蛋白石结构，具有很高的比表面积，易于承载样品。
(2)本发明将钨钛氧化物的带隙特性和光子晶体的慢光效应相结合，制备得到的基底可以大大增强激光解吸离子化的效果。
附图说明
图1钨钛氧化物光子晶体的制备示意图。
具体实施方式
本发明的一种增强激光解吸附与离子化基底以具有蛋白石结构的胶体晶体为模板，钨钛氧化物为前聚体，通过模板复制制备的钨钛氧化物光子晶体作为激光解吸附与离子化基底。该光子晶体具有反蛋白石结构，其禁带与钨钛氧化物的吸收、激光波长耦合；通过调所述节光子晶体的晶格大小，使钨钛氧化物光子晶体的禁带边缘处于解析激光波长的位置，增加激光与基底的相互作用，从而增强激光解吸附与离子化效率。
本发明的增强激光解吸附与离子化基底的制备方法包括以下步骤：
1)蛋白石结构的胶体晶体模板的制备：
配置聚合物胶体纳米粒子溶液，将导电基片浸入溶液中，通过胶体纳米粒子的自组装制备得到胶体晶体模板，然后加热到接近聚合物的玻璃化温度使胶体纳米粒子连接加固。
2)钨钛氧化物光子晶体的制备：
将钨钛氧化物前聚体溶液填充到步骤1)制得的胶体晶体模板的缝隙中，然后对样品进行加热，经过氧化干燥后，钨钛氧化物填充在胶体晶体模板的缝隙中；最后对样品进行煅烧，去除胶体晶体模板，制备得到具有反蛋白石结构的钨钛氧化物光子晶体作为增强激光解吸附与离子化基底。
步骤1)中所述的聚合物纳米粒子为聚苯乙烯(ps)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚丙烯腈(pan)或其共聚物的单分散纳米粒子。
步骤2)中所述的钨钛氧化物前聚体溶液为以钛酸四正丁酯(tbot)或四氯化钛(ticl4)或硫酸钛(tiso4)与氯化钨(wcl6)或钨酸盐或钨磷酸盐为溶质的混合溶液。
实施例一：光子禁带位于293nm的钨钛氧化物光子晶体基底的制备
(1)垂直提拉法制备具有蛋白石结构的聚苯乙烯胶体晶体模板
将粒径为176nm的单分散聚苯乙烯纳米粒子进行离心纯化，配制胶体纳米粒子质量百分数为5％的胶体纳米粒子溶液。将经过洗涤干燥后的玻片等离子体处理5min，然后固定在提拉仪上，垂直浸入胶体纳米粒子溶液中。提拉仪设置提拉速度为3mm/h，放置环境避免震动，静止1-2h后启动提拉仪。提拉完毕后将聚苯乙烯胶体晶体模板置于90℃烘箱内2h使粒子连接加固。
(2)配置钨钛氧化物前聚体溶液
采用钛酸四正丁酯(tbot)和氯化钨(wcl6)作为钨钛氧化物金属元素来源。以乙醇为溶剂，按照摩尔比为wcl6:tbot:乙醇＝1:2:100配制溶液，然后将溶液避光密封，常温下搅拌2h使之混合均匀。
(3)制备钨钛氧化物光子晶体
将钨钛氧化物前聚体溶液旋涂或灌注进制备的聚苯乙烯胶体晶体模板缝隙中；然后在45℃的热台上水平静置12h，使前聚体溶液充分反应生成钨钛氧化物；最后放入管式炉中450℃煅烧2.5h以去除聚苯乙烯胶体晶体模板，从而制备得到光子禁带位于293nm的钨钛氧化物反蛋白石光子晶体。
实施例二：光子禁带位于316nm的钨钛氧化物光子晶体基底的制备
(1)垂直沉积法制备具有蛋白石结构的聚苯乙烯胶体晶体模板
将粒径为183nm的单分散聚苯乙烯纳米粒子进行离心纯化，配制胶体纳米粒子质量百分数为0.2％的胶体纳米粒子溶液。将经过洗涤干燥后的玻片等离子体处理5min，垂直浸入胶体纳米粒子溶液中，保持静止不动，置于温度为50℃的恒温箱中。静置4天，待其溶液挥发之后即可取出沉积制备的聚苯乙烯胶体晶体模板，然后将聚苯乙烯胶体晶体模板置于90℃烘箱内2h使粒子连接加固。
(2)配置钨钛氧化物前聚体溶液
采用四氯化钛(ticl4)和钨酸盐(na2wo4·2h2o)作为钨钛氧化物金属元素来源。以乙醇为溶剂，按照摩尔比为na2wo4·2h2o:ticl4:乙醇＝1:2:100配制溶液，然后将溶液避光密封，常温下搅拌2h使之混合均匀。
(3)制备钨钛氧化物光子晶体
将钨钛氧化物前聚体溶液旋涂或灌注进制备的聚苯乙烯胶体晶体模板缝隙中；然后在45℃的热台上水平静置12h，使前聚体溶液充分反应生成钨钛氧化物；最后放入管式炉中450℃煅烧2.5h以去除聚苯乙烯胶体晶体模板，从而制备得到光子禁带位于316nm的钨钛氧化物反蛋白石光子晶体。