本發(fā)明涉及au@h-tio2?janus結(jié)構(gòu)sers基底、制備方法及應(yīng)用，屬于納米復(fù)合材料領(lǐng)域，具體的涉及一種環(huán)境中污染物的sers檢測技術(shù)。

背景技術(shù)：

1、聯(lián)合國水報告指出，全球有20億人沒有安全飲用水，約占世界人口的26％，長期飲用受污染的水會出現(xiàn)慢性中毒的情況，嚴重的可能會誘發(fā)癌癥。目前傳統(tǒng)的分析技術(shù)存在設(shè)備昂貴，操作復(fù)雜，樣品前處理復(fù)雜等缺點，限制其在實際生活中的應(yīng)用范圍。因此，開發(fā)一種靈敏度高、重現(xiàn)性好、操作簡單、實用性強的水質(zhì)檢測技術(shù)，對污染物的快速靈敏檢測具有重大意義。表面增強拉曼散射光譜技術(shù)(sers)是一種檢測痕量目標物的光譜分析技術(shù)，具有靈敏度高、檢測速度快、水干擾小、樣品無損傷等優(yōu)點，由于金屬納米結(jié)構(gòu)之間的間隙連接或納米間隙產(chǎn)生的“熱點”能夠引起強大的局部電磁場增強，所以其在低濃度污染物分析中具有顯著優(yōu)勢。

2、自sers技術(shù)被發(fā)現(xiàn)以來，研究人員專注于制備各種sers基底，以有效地改善sers信號。目前，通過磁控濺射、離子束光刻、原子層沉積等技術(shù)，已經(jīng)成功構(gòu)建了具有高sers性能的基底材料。然而，由于基底對待測物的吸附能力較弱，大多數(shù)的目標分子難以到達基底表面的等離子體共振區(qū)域，使sers檢測難以滿足現(xiàn)場快速檢測低濃度污染物的需要，大大降低了sers技術(shù)在實際生活中污染物檢測領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明提供了一種au@h-tio2?janus結(jié)構(gòu)sers基底、制備方法及應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中sers基底對污染物吸附能力弱難以實現(xiàn)低濃度檢測的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種au@h-tio2?janus結(jié)構(gòu)sers基底的制備方法，其創(chuàng)新點在于包括以下步驟：

3、步驟s1：金納米顆粒au?nps的制備

4、將質(zhì)量比為0.5％-1.5％的haucl4·3h2o溶解到去離子水中獲得溶液，其中，haucl4·3h2o和去離子水的體積比為0.15-1.5:90-110，將上述溶液加熱至沸騰后，滴加質(zhì)量比為0.5％-1.5％的檸檬酸鈉，其中，haucl4·3h2o和檸檬酸鈉的體積比為0.15-1.5:2-3，至溶液形成酒紅色后停止加熱，獲得金納米顆粒au?nps備用；

5、步驟s2：中空二氧化鈦h-tio2的制備

6、將體積比為25-30：3-5：0.2-0.3：2-3的無水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮水溶液、鹽酸和四氟化鈦水溶液混合均勻后放入聚四氟乙烯內(nèi)襯中，靜置一小時后，將懸濁液在反應(yīng)釜中160-200℃下加熱3小時，最后，將產(chǎn)物離心水洗3次烘干，得到中空結(jié)構(gòu)的二氧化鈦h-tio2；

7、步驟s3：au@h-tio2?janus結(jié)構(gòu)sers基底的制備

8、首先，需要對硅片進行改性，將硅片裁成等大的方形，使用乙醇和去離子水清洗干凈，接著，將清洗后的硅片放在沸騰的食人魚溶液中煮20-40min，取出后用去離子水超聲清洗六次，每次15min；

9、取步驟s2中的1-3mg中空二氧化鈦h-tio2，超聲分散在體積為10-14ml的無水乙醇中，滴加在改性后的硅片上，置于室溫下，待表面無水乙醇蒸發(fā)后得到中空二氧化鈦膜；

10、取步驟s1中的5-7ml金納米顆粒au?nps，滴入1-2ml環(huán)己烷，使兩相之間形成水/環(huán)己烷不混溶界面，逐滴加入無水乙醇直到出現(xiàn)金色鏡面反射，將載有中空二氧化鈦薄膜的硅片浸入納米顆粒單層膜中，硅片與界面上的金膜完全貼合后緩慢抽出，待環(huán)己烷在室溫下自然蒸發(fā)后，將載有au@h-tio2的硅片在管式爐中通入保護氣體400-500℃煅燒1-3h獲得混合物進行煅燒，將產(chǎn)物從硅片基底上剝離，得到au@h-tio2?janus結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料。

11、優(yōu)選的，所述步驟s1中haucl4·3h2o質(zhì)量比為1％取1ml，上述haucl4·3h2o去離子水溶劑用量為100ml，檸檬酸鈉質(zhì)量比為1％加入3ml。

12、優(yōu)選的，所述步驟s2中無水乙醇用量為27.6ml，聚乙烯吡咯烷酮水溶液的用量為4ml，鹽酸的用量為0.25ml，四氟化鈦的用量為2.5ml。

13、優(yōu)選的，所述聚乙烯吡咯烷酮水溶液的濃度為9.75mg/ml，鹽酸的濃度為0.1m，四氟化鈦的水溶液濃度為0.04m。

14、優(yōu)選的，所述步驟s3中硅片大小為1×1cm；所述食人魚溶液由濃硫酸和質(zhì)量分數(shù)為30％的過氧化氫制備而成，濃硫酸和過氧化氫的體積比為7:3，硅片在食人魚溶液中煮沸時間為30min。

15、優(yōu)選的，所述步驟s3中，中空二氧化鈦的用量為2mg，中空二氧化鈦的濃度為0.003m-0.004m，無水乙醇的用量為12ml，超聲時間為10min，每個硅片上的滴加量為200μl。

16、優(yōu)選的，所述步驟s3中金納米顆粒au?nps的用量為6ml，環(huán)己烷的用量為1.5ml，當(dāng)水/環(huán)己烷不混溶界面出現(xiàn)金色鏡面反射后，停止滴加無水乙醇。

17、優(yōu)選的，所述步驟s3中載有au@h-tio2的硅片在管式爐中的煅燒溫度為500℃，煅燒時間為2小時，在煅燒過程中持續(xù)通入n2/h2＝90/10作為保護氣體。

18、一種au@h-tio2?janus結(jié)構(gòu)sers基底，采用au@h-tio2?janus結(jié)構(gòu)sers基底的制備方法制備，制備獲得au@h-tio2?janus結(jié)構(gòu)sers基底。

19、一種au@h-tio2?janus結(jié)構(gòu)sers基底的應(yīng)用，應(yīng)用au@h-tio2?janus結(jié)構(gòu)sers基底，au@h-tio2?janus結(jié)構(gòu)sers基底應(yīng)用在sers檢測中。

20、本發(fā)明的優(yōu)點在于：

21、本發(fā)明的一種au@h-tio2?janus結(jié)構(gòu)sers基底、制備方法及應(yīng)用，au?nps采用檸檬酸鈉還原法，該法操作簡單，重復(fù)率高；一步水熱法制備得到的h-tio2尺寸均一，形貌規(guī)整，為中空結(jié)構(gòu)的球形，表面有均勻的孔隙分布，具有較大的比表面積；制備得到的復(fù)合納米基底穩(wěn)定性高，各組分間結(jié)合良好，sers檢測靈敏度高，穩(wěn)定性好，可多次循環(huán)使用。

22、au@h-tio2?janus結(jié)構(gòu)sers基底可以通過吸附作用加強了待測物與sers基底的相互作用，增強sers檢測的靈敏度，由于二氧化鈦優(yōu)異的光催化性能，可以降解檢測過程中表面吸附的污染物，從而解決了傳統(tǒng)sers基底僅能單次使用的問題，能夠滿足現(xiàn)場快速檢測環(huán)境中低濃度污染物的需要。

23、本發(fā)明采用檸檬酸鈉還原法制備出金納米顆粒，用一步水熱法合成中空球形多孔的二氧化鈦材料。用食人魚溶液對硅片進行改性，將中空二氧化鈦溶液滴加在親水性硅片載體上，待有機溶劑蒸發(fā)后形成致密的中空二氧化鈦膜。利用界面張力使金納米顆粒在有機相與無機相之間形成規(guī)整的金膜，再將金膜轉(zhuǎn)移至中空二氧化鈦膜上，即可得到au@h-tio2?janus納米結(jié)構(gòu)。本發(fā)明使用的材料為表面多孔的中空球形二氧化鈦，janus結(jié)構(gòu)使二氧化鈦表面一半修飾金納米顆粒，一半沒有，在拉曼激光的照射下可以快速移動，從而能夠在檢測的過程中對污染物進行充分吸附，提高基底的檢測靈敏度。