一種羅丹明b傳感器及其制備方法和用途
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種羅丹明B傳感器及其制備方法和用途，所述羅丹明B傳感器由三層結(jié)構(gòu)組成：底層是導電玻璃層，中間層是納米銀粒子層，上層是聚甲基丙烯酸甲酯薄膜層；本發(fā)明以導電玻璃為基底，經(jīng)過表面處理，進而采用電化學法在導電玻璃上合成具有表面拉曼增強作用的納米銀粒子層，然后在納米銀粒子層上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，即得到羅丹明B傳感器；該準備方法操作簡單易行，制備的傳感器可通過表面拉曼增強光譜檢測應(yīng)用于羅丹明B的快速檢測。
【專利說明】一種羅丹明B傳感器及其制備方法和用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器，具體涉及一種羅丹明B傳感器及其制備方法和用途。
【背景技術(shù)】
[0002]傳感技術(shù)越來越受到廣大科技工作者的重視，傳感技術(shù)的具體應(yīng)用是現(xiàn)代分析檢測的重要發(fā)展方向。目前，傳感技術(shù)在智能汽車、虛擬儀器、科學試驗、環(huán)境監(jiān)測醫(yī)療衛(wèi)生、生物醫(yī)藥及軍事等領(lǐng)域得到了廣泛有效的應(yīng)用。
[0003]表面等離激元(surface plasmon polaritons, SPPs)是金屬表面自由電子同入射光子相互稱合形成的非福射電磁模式，它是局域在金屬和介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ囊环N混合激發(fā)態(tài)。表面等離激元存在兩種形式，表面等離激元和局域表面等離激元(localized surfaceplasmon, LSP),金屬顆粒表面產(chǎn)生的LSP會增強金屬表面拉曼散射(surface enhancedRaman Scattering, SERS)。當有光照射時,金屬顆粒與發(fā)光物質(zhì)的距離在一定范圍內(nèi)時,可使發(fā)光物質(zhì)光譜強度急劇增大，即使痕量組分也可被有效檢測。
[0004]羅丹明B具有鮮亮的顏色，具有典型的光譜特性，主要用于皮革，紡織、造紙和制漆等產(chǎn)品的工業(yè)染色。同時，羅丹明B也是一種有機污染物，可通過食入或皮膚接觸等途徑進入人體，使人產(chǎn)生中毒癥狀。我國已禁止羅丹明B在食品中使用。檢測羅丹明B的方法主要為高效液相色譜法-熒光檢測，利用羅丹明B的光譜特性和表面等離激元特性，制備金、銀、銅等金屬傳感 器，可實現(xiàn)羅丹明B的快速、靈敏檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于表面拉曼散射增強原理的羅丹明B傳感器及其制備方法和用途。
[0006]本發(fā)明提供的一種羅丹明B傳感器，其由三層結(jié)構(gòu)組成:底層是導電玻璃層，中間層是納米銀粒子層，上層是聚甲基丙烯酸甲酯薄膜層。
[0007]本發(fā)明還提供一種所述的羅丹明B傳感器的制備方法，包括如下步驟:
(O將納米銀粒子前驅(qū)體、穩(wěn)定劑同時溶解于蒸餾水，得到前驅(qū)體溶液A ;將導電玻璃依次用乙醇、丙酮和水各超聲清洗30分鐘得到基底A ；
(2)將步驟(1)所得的前驅(qū)體溶液A作為電解液，基底A作為工作電極，與對電極組成電解池，進行恒電壓電解；反應(yīng)后，將表面負載有納米銀粒子的基底用蒸餾水洗滌、干燥，得到基底B ；
(3)將聚甲基丙烯酸甲酯溶解于有機溶劑，得到旋涂液B，將旋涂液B旋涂在步驟(2)所得的基底B上得到基底C，將基底C在真空干燥，得羅丹明B傳感器。
[0008]步驟(1)中所述納米銀粒子前驅(qū)體為硝酸銀、醋酸銀中的一種；所述穩(wěn)定劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一種，聚乙烯吡咯烷酮為PVP K15，聚乙二醇為PEG-800 ;前驅(qū)體:穩(wěn)定劑:蒸餾水的質(zhì)量比為0.1~2.0:0.5^5.0:1000 ;所述導電玻璃為FTO導電玻璃或ITO導電玻璃。[0009]步驟(2)中所述對電極為鉬絲或銀片，所述恒電壓電解條件:兩電極之間的距離為0.5~2.0cm,電壓為0.2~2.0V,電解時間為2(T60min。
[0010]步驟(3)中所述聚甲基丙烯酸甲酯數(shù)均分子量為0.8Xl(Tl.2Χ105，有機溶劑為氯仿或四氫呋喃，聚甲基丙烯酸甲酯與有機溶劑質(zhì)量比為0.5^2.0:100，旋涂條件為:旋轉(zhuǎn)速率為10(T500rpm，旋轉(zhuǎn)時間為30~180s。
[0011]本發(fā)明還提供一種所述的羅丹明B傳感器的用途，用于羅丹明B的快速檢測。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明利用導電玻璃作基底，電化學法合成納米銀粒子增強基底，以高分子聚甲基丙烯酸甲酯旋涂在納米銀粒子層表面，既調(diào)節(jié)納米銀粒子層與被檢測物質(zhì)的距離，又可以對金屬銀起到保護作用?，F(xiàn)有檢測羅丹明B的方法一般是高效液相色譜-熒光檢測法，本發(fā)明所制備羅丹明B傳感器主要基于表面增強拉曼散射原理，通過對羅丹明B拉曼光譜的顯著增強實現(xiàn)對羅丹明的快速、靈敏檢測。
[0013]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明羅丹明B傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖(其中:1為導電玻璃層，2為納米銀粒子層，3為聚甲基丙烯酸甲酯薄膜層)。
[0015]圖2為本發(fā)明中實施例1 FTO導電玻璃上負載納米銀粒子的掃描電鏡圖。
[0016]圖3為本發(fā)明中實施例2 ITO導電玻璃上負載納米銀粒子的掃描電鏡圖。
[0017]圖4為本發(fā)明中實施例3FT0導電玻璃上負載納米銀粒子的掃描電鏡圖。
[0018]圖5中a、b分別為本發(fā)明實施例1羅丹明B傳感器與FTO導電玻璃上檢測羅丹明B的拉曼光譜曲線圖。
[0019]圖6中c、d分別為本發(fā)明實施例2羅丹明B傳感器與ITO導電玻璃上檢測羅丹明B的拉曼光譜曲線圖。
[0020]圖7中e、f分別為本發(fā)明實施例3羅丹明B傳感器與FTO導電玻璃上檢測羅丹明B的拉曼光譜曲線圖。
[0021]
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但并不局限于下列實施例，應(yīng)包括權(quán)利要求書中的全部內(nèi)容。
[0023]實施例1
(I)將納米銀粒子前驅(qū)體硝酸銀與穩(wěn)定劑聚乙烯吡咯烷酮(PVPK15)溶解于蒸餾水，得到前驅(qū)體溶液A，質(zhì)量比前驅(qū)體:穩(wěn)定劑:蒸餾水為0.1:0.5:1000 ;將FTO導電玻璃依次用乙醇、丙酮和水各超聲清洗30分鐘得到基底A。 [0024](2)將步驟(1)所得的前驅(qū)體溶液A作為電解液，基底A作為工作電極，與對電極鉬絲組成電解池，進行恒電壓電解，恒電壓電解條件:兩電極之間的距離為0.5cm,電壓為
0.5V，電解時間為20min。反應(yīng)后，將表面負載有納米銀粒子的基底用蒸餾水洗滌、干燥，得到基底B。如附圖2所不。[0025](3)將聚甲基丙烯酸甲酯數(shù)(均分子量為0.8X IO5)溶解于氯仿，得到旋涂液B，聚甲基丙烯酸甲酯與氯仿質(zhì)量比為0.5:100。將旋涂液B旋涂在步驟(2)所得的基底B上得到基底C，將基底C真空干燥，得羅丹明B傳感器。旋涂條件為:旋轉(zhuǎn)速率為300rpm，旋轉(zhuǎn)時間為60s。
[0026](4)用滴管吸取濃度為1.0X 10_6mol.L-1羅丹明B水溶液，將一小滴溶液滴在上述制備的羅丹明B傳感器上，待自然干燥后，測定其拉曼光譜，選用波長為488nm，物鏡為50倍，樣品數(shù)據(jù)采集時間為10s，測定導電玻璃其拉曼光譜圖如圖5 (a)所示，同樣的方法測定經(jīng)同樣方法清洗的FTO上羅丹明B的拉曼光譜圖如附圖5 (b)所示。
[0027]實施例2
(I)將納米銀粒子前驅(qū)體硝酸銀與穩(wěn)定劑聚乙二醇(PEG-800)溶解于蒸餾水，得到前驅(qū)體溶液A，質(zhì)量比前驅(qū)體:穩(wěn)定劑:蒸餾水為2.0: 5.0:1000 ;將ITO導電玻璃依次用乙醇、丙酮和水各超聲清洗30分鐘得到基底A。
[0028](2)將步驟(1)所得的前驅(qū)體溶液A作為電解液，基底A作為工作電極，與對電極鉬絲組成電解池，進行恒電壓電解，恒電壓電解條件:兩電極之間的距離為2.0cm,電壓為
2.0V,電解時間為60min。反應(yīng)后，將表面負載有納米銀粒子的基底用蒸餾水洗滌、干燥，得到基底B。如附圖3所不。
[0029](3)將聚甲基丙烯酸甲酯數(shù)(均分子量為1.2X IO5)溶解于四氫呋喃，得到旋涂液B，聚甲基丙烯酸甲酯與有機溶劑質(zhì)量比為2.0:100。將旋涂液B旋涂在步驟(2)所得的基底B上得到基底C，將基底C真 空干燥，得羅丹明B傳感器。旋涂條件為:旋轉(zhuǎn)速率為500rpm，旋轉(zhuǎn)時間為30s。
[0030](4)采用與實施例1步驟(4)同樣的方法與測定條件分別測定上述制備的羅丹明B傳感器、ITO導電玻璃上羅丹明B的拉曼光譜圖，如附圖6 (C)、附圖6 (d)。
[0031]實施例3
(I)將納米銀粒子前驅(qū)體醋酸銀與穩(wěn)定劑聚乙烯吡咯烷酮(PVPK15)溶解于蒸餾水，得到前驅(qū)體溶液A，質(zhì)量比前驅(qū)體:穩(wěn)定劑:蒸餾水為1:3:1000 ^fFTO導電玻璃依次用乙醇、丙酮和水各超聲清洗30分鐘得到基底A。
[0032](2)將步驟(1)所得的前驅(qū)體溶液A作為電解液，基底A作為工作電極，與對電極銀片組成電解池，進行恒電壓電解，恒電壓電解條件:兩電極之間的距離為1.0 Cm，電壓為
1.0 V，電解時間為40min。反應(yīng)后，將表面負載有納米銀粒子的基底用蒸餾水洗滌、干燥，得到基底B。如附圖2所不。
[0033](3)將聚甲基丙烯酸甲酯數(shù)(均分子量為1.0X IO5)溶解于氯仿，得到旋涂液B，聚甲基丙烯酸甲酯與氯仿質(zhì)量比為1.0:100。將旋涂液B旋涂在步驟(2)所得的基底B上得到基底C，將基底C真空干燥，得羅丹明B傳感器。旋涂條件為:旋轉(zhuǎn)速率為lOOrpm，旋轉(zhuǎn)時間為180s。
[0034](4)采用與實施例1步驟(4)同樣的方法與測定條件分別測定上述制備的羅丹明B傳感器、FTO導電玻璃上羅丹明B的拉曼光譜圖，如附圖7 (e)、附圖7 (f)。
[0035]實施效果:本發(fā)明利用導電玻璃作基底，電化學法合成納米銀粒子基底，以水溶性高分子聚甲基丙烯酸甲酯或聚乙二醇旋涂在納米銀粒子層表面，制備出羅丹明B傳感器?？墒沽_丹明B的拉曼光譜信號顯著增強，進而可以通過拉曼光譜的測定實現(xiàn)羅丹明B快速、靈敏檢測。
【權(quán)利要求】
1.一種羅丹明B傳感器，其特征在于其由三層結(jié)構(gòu)組成:底層是導電玻璃層，中間層是納米銀粒子層，上層是聚甲基丙烯酸甲酯薄膜層。
2.—種權(quán)利要求1所述的羅丹明B傳感器的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (O將納米銀粒子前驅(qū)體、穩(wěn)定劑同時溶解于蒸餾水，得到前驅(qū)體溶液A ;將導電玻璃依次用乙醇、丙酮和水各超聲清洗30分鐘得到基底A ； (2)將步驟(1)所得的前驅(qū)體溶液A作為電解液，基底A作為工作電極，與對電極組成電解池，進行恒電壓電解；反應(yīng)后，將表面負載有納米銀粒子的基底用蒸餾水洗滌、干燥，得到基底B ； (3)將聚甲基丙烯酸甲酯溶解于有機溶劑，得到旋涂液B，將旋涂液B旋涂在步驟(2)所得的基底B上得到基底C，將基底C在真空干燥，得羅丹明B傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述納米銀粒子前驅(qū)體為硝酸銀、醋酸銀中的一種；所述穩(wěn)定劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一種，聚乙烯吡咯烷酮為PVPK15，聚乙二醇為PEG-800 ;前驅(qū)體:穩(wěn)定劑:蒸餾水的質(zhì)量比為0.1~2.0:0.5~5.0:1000 ;所述導電玻璃為FTO導電玻璃或ITO導電玻璃。
4.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述對電極為鉬絲或銀片，所述恒電壓電解條件:兩電極之間的距離為0.5^2.0cm,電壓為0.2^2.0V,電解時間為20~60min。
5.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述聚甲基丙烯酸甲酯數(shù)均分子量為0.8X IO5UXlO5,有機溶劑為氯仿或四氫呋喃；聚甲基丙烯酸甲酯與有機溶劑質(zhì)量比為0.5~2.0:100 ;旋涂條件為:旋轉(zhuǎn)速率為10(T500rpm，旋轉(zhuǎn)時間為3(Tl80s。
6.一種如權(quán)利要求1所述的羅丹明B傳感器的用途，其特征在于:用于羅丹明B的快速檢測。
【文檔編號】G01N21/65GK103994990SQ201410153515
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】易國斌, 劉順彭, 俎喜紅, 梁真飛, 羅洪盛, 吳建東 申請人:廣東工業(yè)大學