一种基于dvd的高性能3dag/pmma纳米树阵列基底的制备方法-j9九游会真人

一种基于dvd的高性能3d ag/pmma纳米树阵列基底的制备方法
技术领域
1.本发明属于拉曼光谱技术领域，具体涉及一种基于dvd的高性能3d ag/pmma纳米树阵列基底的制备方法。


背景技术：

2.随着从1d(单纳米颗粒)到2d再到3d结构，sers基底在不断向前发展。相较于在一维和二维结构中由于空间限制而降低了检测灵敏度。3d sers结构在各个维度上具有更大的灵活性，激光利用效率更高，能提供更多的热点。目前，3d sers底物的常用制备方法包括自组装法、溶胶-凝胶法、模板法等方法。自组装法往往组装工艺复杂，成本较高。溶胶-凝胶法制备的3d sers基底虽然具有高度多孔的结构和良好的可控性，但是制备过程较为繁琐，需要控制溶胶-凝胶转换的速度和时间,同时需要优化热处理条件，而模板法制备成本较低，可以批量制备，模板可重复利用，能通过有序模板使衬底具有更好的表面结构，利于基底的均匀性。


技术实现要素：

3.发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于dvd的高性能3d ag/pmma纳米树阵列基底的制备方法。
4.技术方案：一种基于dvd的高性能3d ag/pmma纳米树阵列基底的制备方法，包括如下步骤：
5.步骤一、依次使用乙醇和超纯水清洗dvd模板，各超声10min，洗干净后用氮气吹掉表面的水分；
6.步骤二、将聚二甲基硅氧烷(pdms)的预聚体和固化剂按照10：1的重量比例混合，用胶头滴管搅拌5min，接着脱气20min，将混合物滴入dvd模板表面，并进一步脱气30min，使pdms溶液能充分进入dvd模板的周期性条纹结构中，随后在60℃下固化4h，即可得到带有周期条纹结构的pdms；
7.步骤三、将聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)粉末与甲苯溶液按照7：100的重量比例混合，在70℃条件下搅拌30min，待pmma溶液冷却后，滴到刚得到的pdms上，常温放置24小时，揭开pmma，得到带有周期条纹结构的pmma；
8.步骤四、对带有周期条纹结构的pmma进行等离子体处理，将等离子清洗机功率设置为75w，用氧气等离子体处理30min，然后用氩气等离子体处理15min，重构pmma表面形貌，形成纳米树结构；
9.步骤五、在8
×
10-4
pa的真空环境下，以的速率，通过热蒸发将ag沉积在得到的pmma载体上，沉积时长为50min；
10.步骤六、目标分子的检测：将染料分子滴在制备的ag/pmma基底,实现目标分子的快速检测。
11.有益效果：本发明中的sers基底制备方法以低成本的dvd为模板，采用等离子体处理技术，其制备工艺简单、无污染，成本低廉，得到的sers基底具有较高的灵敏度，可用于实际应用检测，使用方便，应用范围广。
附图说明
12.图1是本发明的制备3d ag/pmma基底的流程示意图；其中，(a)将pdms溶液滴到洗干净的dvd模板上，在60℃条件下固化4h；(b)4h后揭开，dvd的周期性条纹结构转移至pdms表面；(c)将pmma溶液滴加到结构化pdms中，室温下保持24h；(d)24h后揭开，得到具有周期性条纹结构的pmma；(e)将得到的pmma分别进行氧等离子体处理30min和氩等离子体处理15min，以重构pmma的表面形貌；(f)沉积50min的ag，得到ag/pmma底物，完成基底的制备。
13.图2(a)为等离子体处理前和(b)为等离子体处理后周期条纹结构pmma的sem图；
14.图3为蒸镀50min的基底(a)俯视形貌图，(b)侧视形貌图；
15.图4是本发明的沉积时间为50min的ag/pmma基底的ag元素分布图；
16.图5(a)为不同蒸镀时间下的sers活性强度关系图；(b)为ag-50/pmma衬底10-8
m cv的拉曼光谱(红线)和硅片上10-1
m cv的拉曼光谱(黑线)；
17.图6(a)为在ag-50/pmma基板上20个随机点收集的10-5
m cv浓度下的1162cm-1
处峰的拉曼光谱图和(b)峰值的强度分布图。图7(a)在水溶液中不同浓度的三聚氰胺溶液的拉曼光谱图，(b)三聚氰胺在681cm-1
时的拉曼强度其浓度对数之间的线性关系图；(c)在牛奶溶液中不同浓度的三聚氰胺溶液的拉曼光谱图，(d)三聚氰胺在681cm-1
时的拉曼强度其浓度对数之间的线性关系图。
具体实施方式
18.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例
20.如图1所示，一种基于dvd的高性能3d ag/pmma纳米树阵列基底的制备方法，包括如下步骤：
21.步骤一、依次使用乙醇和超纯水清洗dvd模板，各超声10min，洗干净后用氮气吹掉表面的水分；
22.步骤二、将聚二甲基硅氧烷(pdms)的预聚体和固化剂按照10：1的重量比例混合，用胶头滴管搅拌5min，接着脱气20min，将混合物滴入dvd模板表面，并进一步脱气30min，使pdms溶液能充分进入dvd模板的周期性条纹结构中，随后在60℃下固化4h，即可得到带有周期条纹结构的pdms；
23.步骤三、将聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)粉末与甲苯溶液按照7：100的重量比例混合，在70℃条件下搅拌30min，待pmma溶液冷却后，滴到刚得到的pdms上，常温放置24小时，揭开pmma，得到带有周期条纹结构的pmma；
24.步骤四、对带有周期条纹结构的pmma进行等离子体处理，将等离子清洗机功率设置为75w，用氧气等离子体处理30min，然后用氩气等离子体处理15min，重构pmma表面形貌，形成纳米树结构；
25.步骤五、在8
×
10-4
pa的真空环境下，以的速率，通过热蒸发将ag沉积在得到的pmma载体上，沉积时长为50min；
26.步骤六、目标分子的检测：将染料分子滴在制备的ag/pmma基底,实现目标分子的快速检测。
27.如图2所示，通过以低成本的dvd为模板，将dvd的周期条纹结构首先转移到pdms，最后转移到pmma。再通过等离子体处理，重构周期条纹结构pmma表面的形貌。
28.图3是沉积50min后的形貌图，此时间隙变得很小，约为9nm，银纳米结构的尺寸大约为63nm。从侧面看，有许多纳米树结构，基底上相邻的ag纳米树之间有许多间隙,形成高密度热点的森林状纳米银结构。打能谱进一步研究了该ag-50/pmma底物的形貌，如图4所示，显示了沉积时间为50min的ag/pmma衬底中ag元素的分布，确认了沉积过程中ag落在纳米树结构的所有部分(包括顶部、垂直壁和底部)，显示了ag/pmma基底的3d特征。
29.图5是以结晶紫为探针分子，不同蒸镀时间下制备的ag/pmma基底的sers活性变化关系图。可见，蒸镀不同时长的ag均可以显著的提高基底的灵敏度。其中，蒸镀50min ag时，基底的增强效果最为明显。经计算该基底的增强因子达到3.75
×
107。
30.图6(a)为ag-50/pmma基板上20个随机点收集的10-5
m cv浓度下的1162cm-1
处峰的拉曼光谱和(b)峰值的强度分布，在50min蒸镀时长下制备的ag/pmma基底具有良好的均匀性(图6)，其相对标准偏差仅为3.6％。
31.图7(a)在水溶液中不同浓度的三聚氰胺溶液的拉曼光谱和(b)三聚氰胺在681cm-1
时的拉曼强度其浓度对数之间的线性关系；(c)在牛奶溶液中不同浓度的三聚氰胺溶液的拉曼光谱和(d)三聚氰胺在681cm-1
时的拉曼强度其浓度对数之间的线性关系。
32.本发明无论是在水溶液还是牛奶溶液中，ag-50/pmma基底可以轻松地检测至10-7
m的三聚氰胺(图7a)。三聚氰胺在681cm-1
的峰强与三聚氰胺浓度的对数之间良好的线性关系(图7b)显示该基底具有定量检测的应用前景。