一种有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的制备方法及应用

本发明属于分析，具体涉及一种有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的制备方法及应用。

背景技术：

1、近年来，食品安全和质量问题日益突出，尤其是在公共卫生方面易受到食物变质而传播疾病的影响。在食品腐败过程中，特别是水产品，肉类产品等肉源性食品的自溶阶段，微生物数量急剧增加，含氮化合物大量分解，形成各种酸类化合物和生物胺。这些化合物大多气味难闻和具有一定毒性，对于食品安全具有威胁，因此这些气体通常被用作腐败指标。目前，水产品，肉类产品等肉源性食品的检测方式有电子鼻法、化学方法、微生物方法等，但这些方法存在检测时间长，操作繁琐、可靠性差等缺点。为确保食品安全性、食用性，开发快速检测技术具有深远意义。表面增强拉曼散射光谱(sers)技术具有快速、高灵敏性、指纹识别的检测特性，是最灵敏的分析技术之一，有望用于水产品，肉类产品等肉源性食品的快速检测分析。但sers技术应用的关键是制备高sers活性以及高度均匀的sers结构衬底，从而获得高质量、重复性好的sers信号。一般情况下基于贵金属(金、银、铜)纳米颗粒的sers衬底具有更高的sers活性，因此基于贵金属纳米结构的sers衬底的合成方法受到研究者的关注。

2、为了获得具有高灵敏度和良好的信号均匀性的sers衬底，合成法和复合法等方法被用来制备大面积、均匀有序的贵金属纳米结构阵列sers衬底。例如yangtianxi等人(biosensors andbioelectronics，68(2015):350-357.)采用六磷酸肌糖修饰金纳米粒子点状磁性纳米复合材料作为衬底，用于快速监测唾液中的微量药物相关生物标志物。但是制备这种衬底通常需要使用工艺复杂且成本高昂的技术故难以大规模制备。

3、专利号“cn201610327475.0”名称为“一种大面积表面增强拉曼散射基底及其制备方法”，该制备方法首先制备具有三维微米级结构的模板，在其模版上先蒸一层银，蒸银结束后在银纳米颗粒表面镀一层氧化物薄膜，接着在薄膜表面蒸一层银，该方法制备过程简单快速。但这种方法操作起来也较为复杂，同时很难保证均匀性。因此，发展一种成熟稳定、快速简单制备形貌可控且均匀的银纳米材料的sers衬底的方法，具有重要意义。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的制备方法及应用，实现制备一种快速简单、形貌可控且均匀的银纳米材料的sers衬底的发明目的。

2、为解决以上技术问题，本发明的目的之一在于提供了一种有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的制备方法，包括衬底预处理、制备铋纳米片@铜网阵列、制备银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列；

3、s1:衬底预处理

4、将cu网超声清洗后晾干，得到表面光滑、结构均一的清洁cu网；

5、s2:制备铋纳米片@铜网阵列

6、配置硝酸铋溶液，将所述清洁cu网浸渍在所述硝酸铋溶液中，通过浸渍法在所述清洁cu网表面发生刻蚀反应生长铋纳米片，得到铋纳米片@铜网阵列；

7、s3:制备银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列

8、利用离子溅射仪在铋纳米片@铜网阵列表面溅射银纳米颗粒，得到银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列。

9、作为优选的，所述s1中，所述cu网的铜丝直径30～60μm，铜丝间距30～200μm。

10、作为优选的，所述s2中，所述硝酸铋溶液为将硝酸铋固体粉末溶于n,-n二甲基甲酰胺溶液制得，其质量分数为0.5％～0.9％。

11、作为优选的，所述s3中，所述离子溅射仪的调控参数设定为，溅射时间1～8min。

12、本发明的目的之二在于一种有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的应用之一，将所述银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列修饰4-对氨基苯甲醛(4-abz)探针分子后作为衬底，用于肉源性食品的新鲜度检测，将所述衬底与所述肉源性食品接触后，用激光拉曼光谱仪检测衬底的拉曼信号，基于拉曼信号变化来监测肉源性食品的新鲜度。所述肉源性食品主要是指虾、鱼等海鲜食品以及猪肉、鸡肉等肉类产品。

13、进一步的，将修饰4-对氨基苯甲醛(4-abz)探针分子的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列衬底与待检测肉源性食品共同放置在密闭环境中，检测效果更明显，所述密闭环境可以是食品包装袋，或者密封的玻璃容器等。

14、进一步的，激光拉曼光谱仪的激发波长为532nm，激光器功率5～10mw，激发时间为2s。

15、本发明的目的之二在于一种有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的应用之二，将所述银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列作为衬底对有机染料污染物分子罗丹明6g、4-氨基苯硫(4-atp)进行表面增强拉曼散射光谱探测，所述探测采用激光拉曼光谱仪。

16、进一步的，所述表面增强拉曼散射光谱探测是以有机染料污染物罗丹明6g、4-氨基苯硫酚(4-atp)作为检测对象，以经浸泡于罗丹明6g(r6g)、4-氨基苯硫酚(4-atp)的乙醇溶液中并晾干后的银@铋纳米片@铜网阵列为衬底。

17、进一步的，所述激光拉曼光谱仪的激发波长为532nm，激光器功率5～10mw，激发时间为1～10s。

18、由于采用了上述技术方案，本发明达到的技术效果是：

19、1、采用本发明提供的一种有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的制备方法，基于浸渍法制备高性能复合贵金属纳米结构sers衬底，实现在cu网表面制备大面积、分布均匀、形貌有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列。该方法操作简单、成本低廉，通过浸渍法得到大面积的铋纳米片阵列，利用溶液中铜与铋离子自发的氧化还原反应，铜将铋离子还原为铋原子，随着自发氧化还原反应的进行，铋原子逐渐长大为铋纳米片。再将铋纳米片表面溅射银纳米颗粒生成大面积分布均匀、形貌一致的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列。

20、2、由本方法制备的有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列不仅结合了银纳米颗粒的高sers活性，而且大面积有序的铋纳米片可以负载更多的银纳米颗粒，进一步提升了sers活性；同时银纳米颗粒@铋纳米片阵列均匀分布于cu网表面，保证了衬底良好的sers信号均一性以及重复性。

21、3、采用本方法制备的有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列在基于sers技术的化学分析、污染物探测、生物传感器等领域具有潜在的应用前景，将其作为sers衬底，不仅可以实现海鲜食品的新鲜度检测，而且可以实现对有机污染物罗丹明6g和4-氨基苯硫酚(4-atp)的快速检测与识别，在通过sers效应实现对印染废水中有机污染物的快速痕量检测方面，具有重要的发展意义。

技术特征：

1.一种有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括衬底预处理、制备铋纳米片@铜网阵列、制备银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列；

2.根据权利要求1所述有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的制备方法，其特征在于，所述cu网的铜丝直径30～60μm，铜丝间距30～200μm。

3.根据权利要求1所述有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的制备方法，其特征在于，所述硝酸铋溶液为将硝酸铋固体粉末溶于n,-n二甲基甲酰胺溶液制得，其质量分数为0.5％～0.9％。

4.根据权利要求1所述有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的制备方法，其特征在于，所述离子溅射仪的调控参数设定为溅射时间1～8min。

5.如权利要求1所述的一种有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的应用，其特征在于，将所述银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列修饰4-对氨基苯甲醛(4-abz)探针分子后作为衬底，用于肉源性食品的新鲜度检测，将所述衬底与所述肉源性食品接触后，用激光拉曼光谱仪检测衬底的拉曼信号，基于拉曼信号变化来监测肉源性食品的新鲜度。

6.根据权利要求5所述有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的应用，其特征在于：将所述银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列修饰4-对氨基苯甲醛(4-abz)探针分子后作为衬底与被检测所述肉源性食品放置在包装环境中后，检测衬底的拉曼信号。

7.根据权利要求5或6所述有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的应用，其特征在于：激光拉曼光谱仪的激发波长为532nm，激光器功率5～10mw，激发时间为1～10s。

8.如权利要求1所述的一种有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的应用，其特征在于，将所述银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列作为衬底对有机染料污染物分子罗丹明6g、4-氨基苯硫(4-atp)进行表面增强拉曼散射光谱探测，所述探测采用激光拉曼光谱仪，所述激光拉曼光谱仪的激发波长为532nm，激光器功率5-10mw，激发时间为1-10s。

技术总结
本发明涉及一种有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列的制备方法及应用，首先通过浸渍法在铜网表面发生刻蚀反应在铜网表面生长铋纳米片，然后溅射银纳米颗粒到铋纳米片表面，从而得到有序的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列薄膜，然后再将该阵列薄膜浸泡在4‑对氨基苯甲醛(4‑ABZ)溶液中，在银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列表面吸附4‑ABZ分子作为信号探针分子，然后将吸附有4‑ABZ分子的银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列作为衬底放置于有海鲜、肉类等肉源性食品食品的包装环境中，利用衬底表面4‑ABZ分子的SERS信号强度来监测肉源性食品新鲜度，随着肉源性食品新鲜度的下降，衬底表面4‑ABZ分子的SERS信号逐渐降低。同时该银纳米颗粒@铋纳米片@铜网阵列对机染料污染物分子罗丹明6G、4‑氨基苯硫酚(4‑ATP)也具有很好的SERS信号响应和信号均匀性，在环境监测领域也具有重要的应用前景。

技术研发人员：李中波,任淦,张利君,蔡莉,舒祖菊
受保护的技术使用者：安徽农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17