复合材料、其制备方法及应用

本申请属于复合材料领域，特别的，涉及一种复合材料、其制备方法及应用。

背景技术：

1、金属有机框架物薄膜是一种厚度在纳米至微米范围、附着于基质上的多孔功能薄膜，理想情况下，金属有机框架物薄膜表面光滑、各项同性，具有高的孔隙率和良好的化学稳定性，可以应用于分离、吸附、催化、药物缓释载体、储氢等诸多领域。

2、表面增强拉曼光谱(sers)已被证明具有在单分子水平上的超高灵敏度的针对表面痕量的化学物质的检测，并显示出在生物传感，材料学，催化等新兴领域中的广泛应用前景。目前传统的表面增强拉曼光谱通常利用基于金，银，铜等金属的纳米结构，其往往容易造成较大的环境污染，应用成本以及复杂的合成过程，这会使其应用有多种限制。近些年，许多新兴纳米材料的sers性能得到了报道和改进，如碱金属，半导体和金属-有机框架。在这些材料中，相较于碱金属和半导体sers基底，金属-有机框架拥有较低的制造成本和简易的制作步骤，同时金属-有机框架由于其结构的多样性可以实现针对于不同待测分子的特异性sers化学增强，以实现对特定分子的针对性检测。

3、然而由于金属-有机框架的sers检测多存在于液相中，不同种类的待测物质的溶解时间导致所需检测时间和增强效果不可控限制了其在多环境条件下的检测应用。

4、因此，如何发明一种操作简单，环境友好，成本经济可以大批量生产和运输，同时具有优异表面拉曼增强效应的固相复合薄膜是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种复合材料、其制备方法及应用，该复合材料具有较强的表面拉曼增强效果，能提高zif-8有机金属骨架对甲基橙、r6g等小分子的特异性表面拉曼增强的检测性能并减少检测时间。

2、为达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、第一方面，本申请提供一种复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

4、s1、提供水相纤维素分散液，所述水相纤维素分散液中包括羧基纳米纤维素；

5、s2、在所述水相纤维素分散液中依次进行金属前体离子的吸附与原位碱性金属的原位合成，过滤处理后清洗得到含有金属氢氧化物的复合薄膜；

6、s3、将所述复合薄膜与金属有机框架配体溶液混合并搅拌，清洗并经过干燥处理后得到所述复合材料。

7、通过本申请的实施例，本申请通过在羧基纤维素上原位合成zn(oh)2，并与zif的有机配体进行zif-8金属-有机框架的原位合成，从而得到可以实现特异性表面拉曼增强检测作用的zif-8金属-有机框架的纤维素基复合薄膜。该制备方法的原位合成zn(oh)2的步骤中，oh的加入既可以促进羧基的水解，从而提升纤维素表面的金属-有机框架的负载量，还发现金属氢氧化物的引入也可以提升相对于不引入zn(oh)2的表面拉曼增强效果。同时，该制备方法条件简单、反应快捷，有利于工业制造和批量生产，因而具有很好的应用前景。

8、作为其中一个可能的实施方式，所述金属前体离子与所述羧基纳米纤维素的质量比为3:5；

9、和/或，

10、所述水相纤维素分散液的质量浓度为0.1～0.3mg/ml。

11、作为其中一个可能的实施方式，步骤s1中，所述提供水相纤维素分散液包括：

12、将羧基纳米纤维素通过乳化机与水混合处理得到均匀的水相纤维素分散液。

13、作为其中一个可能的实施方式，步骤s2中，在所述水相纤维素分散液中进行金属前体离子的吸附包括：

14、将所述的金属前体离子加入到所述纳米纤维分散液中，然后搅拌并静置。

15、作为其中一个可能的实施方式，步骤s2中，所述原位碱性金属的原位合成包括：

16、将碱溶液滴加到吸附过金属前体离子的水相纤维素分散液中，然后静置。

17、作为其中一个可能的实施方式，所述碱溶液选自氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中的至少一种。

18、作为其中一个可能的实施方式，步骤s2中，所述过滤清洗得到含有金属氢氧化物的复合薄膜包括：

19、将经过金属前体离子的吸附与原位碱性金属的原位合成步骤后的分散液通过砂芯漏斗抽滤成膜，用甲醇清洗干燥得到所述含有金属氢氧化物的复合薄膜。

20、作为其中一个可能的实施方式，步骤s3中，所述金属有机框架配体溶液为含有金属有机框架配体的甲醇溶液；

21、和/或，

22、所述过滤处理为真空抽滤制膜；

23、和/或，

24、所述干燥处理的步骤包括：在30～36℃条件下进行真空干燥。

25、第二方面，本申请提供一种根据第一方面所述的复合材料的制备方法所制得的复合材料。

26、通过本申请的实施例，由本申请的制备方法所制备的复合材料其重量轻体积小、化学性质稳定、方便大批量运输；同时，该复合材料兼具优良的检测精度和检测速度，且具有优秀的特异性检测性能，具有很好的应用前景。

27、第三方面，本申请提供一种根据第二方面所述的复合材料在制备含有表面拉曼增强基底的手持拉曼检测设备中的应用。

28、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属前体离子与所述羧基纳米纤维素的质量比为3:5；

3.如权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述提供水相纤维素分散液包括：

4.如权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，在所述水相纤维素分散液中进行金属前体离子的吸附包括：

5.如权利要求1或4所述的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述原位碱性金属的原位合成包括：

6.如权利要求5所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述碱溶液选自氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中的至少一种。

7.如权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述过滤清洗得到含有金属氢氧化物的复合薄膜包括：

8.如权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述金属有机框架配体溶液为含有金属有机框架配体的甲醇溶液；

9.根据权利要求1至8中任一项所述的复合材料的制备方法所制得的复合材料。

10.根据权利要求9所述的复合材料在制备含有表面拉曼增强基底的手持拉曼检测设备中的应用。

技术总结
本申请公开一种复合材料、其制备方法及应用，该复合材料的制备方法包括以下步骤：S1、提供水相纤维素分散液，所述水相纤维素分散液中包括羧基纳米纤维素；S2、在所述水相纤维素分散液中依次进行金属前体离子的吸附与原位碱性金属的原位合成，过滤处理后清洗得到含有金属氢氧化物的复合薄膜；S3、将所述复合薄膜与金属有机框架配体溶液混合并搅拌，清洗并经过干燥处理后得到所述复合材料。根据上述制备方法得到的复合材料具有较强的表面拉曼增强效果，能提高ZIF‑8有机金属骨架对甲基橙、R6G等小分子的特异性表面拉曼增强的检测性能并减少检测时间。

技术研发人员：宋鹏飞,张权,焦柯燃,林永义,王永杰,丛杉,杨莉
受保护的技术使用者：西交利物浦大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13