一種定量檢測水樣汞離子濃度的sers傳感器及其製備方法

2023-12-10 05:19:11 3

一種定量檢測水樣汞離子濃度的sers傳感器及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種定量檢測實際水樣汞離子濃度的SERS傳感器及其製備方法，將DNA技術與SERS技術相結合，首先採用氟化氫輔助刻蝕方法製備矽納米線陣列，然後金納米粒子原位生長製備金納米粒子修飾的矽納米線陣列，最後構建出金納米粒子修飾的矽納米線陣列的SERS傳感器；本發明的SERS傳感器可在室溫下完成整個反應過程，達到快速檢測汞離子的目的，對汞離子的檢測限為1pM，且具有很好的特異性、重現性、重複使用性，檢測過程方便，可用於汞離子的實際水樣的檢測。
【專利說明】一種定量檢測水樣汞離子濃度的SERS傳感器及其製備方法

【技術領域】
[0001]本發明屬於生物與拉曼光譜檢測【技術領域】，涉及一種表面增強拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,全文簡稱:SERS)傳感器及其製備方法，具體涉及一種定量檢測實際水樣汞離子濃度的SERS傳感器及其製備方法。

【背景技術】
[0002]汞是一種常見的有毒重金屬，主要以二價汞離子(Hg2+)形式存在，對人類的健康和環境都能產生極大的危害。汞化合物對人體的損害與進入體內的汞量有關，美國國家環境保護局規定在飲用水中汞離子含量不得高於ΙΟηΜ。汞對人體的危害主要涉及中樞神經系統、消化系統及腎臟，此外對呼吸系統、皮膚、血液及眼睛也有一定的影響。同時，汞離子具有持久汙染性、易遷移性和高度的生物富集性，它能夠在環境中累積，通過食物鏈轉移到人體內，引起人體各種疾病(參見:Nat.Nanotechnol.2009, 4，742 - 746)。因此對於汞離子的檢測已日益成為環境監測保護的重要問題，研發新型汞離子檢測方法對於環境保護、疾病預防、重大環境汙染監測具有重要意義。
[0003]研究發現，一個汞離子能特異性地和兩個胸腺嘧啶鹼基(T)共價結合形成穩定的T-Hg2+-T結構，利用這一原理，已經建立了多種基於螢光信號轉變檢測汞離子的方法，如Akira Ono等設計了一條富含鹼基(T)的寡核苷酸序列，其5』端標記有猝滅素，3』端標記有螢光素，當汞離子存在時，由於T-Hg2+-T的結合作用而使寡核苷酸形成髮夾結構並導致3』端和5』端靠近引起突光粹滅從而對萊離子進行定量測定(參見:Angew.Chem., Int.Ed.2004， 116， 4400-4402)。
[0004]表面增強拉曼散射與傳統的拉曼信號相比，在理想情況下，信號能放大10唚1015倍，從而為極低濃度條件下分析物的檢測提供了可行性，因此被認作是一種強大的分析工具，在生物傳感領域以及生命科學領域有著廣泛的應用。1997年Nie S.M.等首次報導了銀納米粒子對吸附在其表面上的若丹明分子的拉曼信號放大作用(參見=Science, 1997，275，1102-1106)。隨後，Xia Y.N.發展了基於液相銀或金納米粒子的SERS基底(參見:Angew.Chem., Int.Ed., 2010, 49，164 - 168)。然而，在溶液狀態下物質容易聚集，發生團聚，從而導致其穩定性差，重現性不好。因此，更多的努力開始致力於發展穩定性好、高重現性的基底。表面修飾銀納米粒子的娃納米線，由於銀納米粒子被很好固定在娃納米線表面，從而很好避免了銀納米粒子的聚集，提高了其穩定性，因此表面修飾銀納米粒子的矽納米線已被作為SERS基底用於各種生物分析檢測中(參見:Nano Today 2010, 5，282-295;Nano Today 2011, 6, 122-130)。
[0005]目前最廣泛使用的檢測汞離子的技術是原子吸收光譜和原子發射光譜。但這些方法對樣品的後處理要求比較高，並且檢測精度比較低，所以不適合實際水樣的檢測。因此開發一種簡單、快速、高靈敏、特異性檢測重金屬汞離子方法顯得格外重要。


【發明內容】

[0006]有鑑於此，本發明的目的在提供一種快速的定量檢測實際水樣中汞離子濃度的SERS傳感器及其製備方法。
[0007]為實現上述目的，本發明將DNA技術與表面增強拉曼散射(SERS)技術相結合，首先採用氟化氫輔助刻蝕方法製備矽納米線陣列，然後金納米粒子原位生長製備金納米粒子修飾的娃納米線陣列，最後構建出金納米粒子修飾的娃納米線陣列的SERS傳感器。
[0008]具體的，本發明提供如下技術方案:
本發明的定量檢測實際水樣汞離子濃度的SERS傳感器的製備方法，包括下述步驟: Ca)氟化氫輔助刻蝕製備矽納米線陣列
(I)首先將矽晶片依次用去離子水、丙酮、去離子水進行超聲清洗，再放入濃硫酸和過氧化氫混合溶液進一步清洗，然後再用去離子水清洗，得到乾淨的矽晶片；
優選的，所述的矽晶片為0.0Γ20Ω*αιι的ρ型或η型矽晶片。
[0009]優選的，所述的過氧化氫溶液質量濃度為40%，濃硫酸和過氧化氫體積比=1:(0.01?100)。
[0010](2)將步驟(I)清洗乾淨的矽晶片置入氟化氫溶液中進行振蕩反應，得到表面覆蓋大量矽-氫鍵(S1-H)的矽晶片；
優選的，所述的氟化氫溶液質量濃度為廣40%。
[0011]進一步的，將步驟(I)清洗乾淨的矽晶片置入氟化氫溶液中進行振蕩反應1飛0分鐘。
[0012](3)將步驟(2)得到的矽晶片放入硝酸銀和氟化氫的混合溶液中振蕩反應，得到表面均勻的原位生長一層銀納米粒子的矽晶片；
優選的，所述的硝酸銀溶液濃度為1M，氟化氫溶液質量濃度為40%，硝酸銀溶液和氟化氫溶液體積比=1: (0.01?100)。
[0013]進一步的，將步驟(2)得到的矽晶片放入硝酸銀和氟化氫的混合溶液中振蕩反應Γ60分鐘。
[0014](4)將步驟(3)得到的銀納米粒子修飾的矽晶片放入過氧化氫和氟化氫的混合溶液中振蕩反應，得到銀納米粒子沉積的矽納米線陣列；
優選的，所述的過氧化氫溶液質量濃度為40%，氟化氫溶液質量濃度為40%，過氧化氫溶液與氟化氫溶液體積比=1: (0.0f 100)。
[0015]進一步的，將步驟(3)得到的銀納米粒子修飾的矽晶片放入過氧化氫和氟化氫的混合溶液中振蕩反應廣60分鐘。
[0016](5)將步驟(4)得到的銀納米粒子沉積的矽納米線陣列放入硝酸溶液中反應，除去表面的銀納米粒子，得到矽納米線陣列；
優選的，所述的硝酸溶液的質量濃度為廣70%。
[0017]進一步的，將步驟(4)得到的銀納米粒子沉積的矽納米線陣列放入硝酸溶液中反應廣60分鐘。
[0018](b)金納米粒子原位生長製備金納米粒子修飾的娃納米線陣列
(I)將步驟(a)製備好的矽納米線陣列浸入氟化氫溶液中反應，在矽納米線陣列表面形成了大量的S1-H鍵； 優選的，所述的氟化氫溶液質量濃度為f 40%。
[0019]進一步的，將步驟(a)製備好的矽納米線陣列浸入氟化氫溶液中反應1飛0分鐘。
[0020](2)將步驟(I)得到的矽納米線陣列放入氯金酸溶液中反應，由於S1-H鍵具有很強的還原性，能將溶液中的金離子還原成金納米粒子，原位生長在矽納米線陣列表面，將其取出，去離子水洗滌後吹乾，得到金納米粒子修飾的矽納米線陣列；
優選的，所述的氯金酸溶液的濃度為0.0OflO M0
[0021]進一步的，將步驟(I)得到的矽納米線陣列放入氯金酸溶液中反應1飛0分鐘。
[0022]優選的，步驟(2)中，去離子水洗滌後用氮氣吹乾，得到金納米粒子修飾的矽納米線陣列。
[0023](c)金納米粒子修飾的娃納米線陣列的SERS傳感器構建
(I)將步驟(b)製備好的金納米粒子修飾的矽納米線陣列置於反應器皿中，加入富含胸腺嘧啶鹼基的單鏈DNA溶液並浸沒；
優選的，所述的富含胸腺嘧啶鹼基的單鏈DNA的濃度為0.00Γ?0Μο
[0024]優選的，所述的富含胸腺嘧啶鹼基的單鏈DNA為 5，-(Cy5)-TTCTTTCTTCCCCTTGTTTGTT-SH-3，。
[0025](2)將反應器皿置於恆溫振蕩儀中攪拌反應，富含胸腺嘧啶鹼基的單鏈DNA末端巰基與金納米粒子共價形成金硫鍵，使富含胸腺喃唳鹼基的單鏈DNA共價連接到金納米粒子修飾的娃納米線陣列上；
優選的，將反應器皿置於恆溫振蕩儀中10(T600RPM、25°C下反應1?24小時。
[0026](3)向步驟(2)的溶液中分次加入鹽溶液，使鹽溶液最終濃度為0.0Of 10M，過夜老化；
優選的，向步驟(2)的溶液中分5次加入IM的鹽溶液每隔2小時加一次。
[0027](4)將材料取出，去離子水洗滌後吹乾，得到金納米粒子修飾的矽納米線陣列的SERS傳感器。
[0028]優選的，步驟(4)中，將材料取出，去離子水洗滌後氮氣吹乾。
[0029]本發明也提供了一種基於上述方法製備得到的SERS傳感器。
[0030]本發明的SERS傳感器可在室溫下完成整個反應過程，達到快速檢測汞離子的目的，對汞離子的檢測限為ΙρΜ，且具有很好的特異性、重現性、重複使用性，檢測過程方便，可用於汞離子的實際水樣的檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關本發明的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1是本發明用DNA拉曼技術檢測汞離子的原理示意圖；
圖2是本發明製備得到的金納米粒子修飾的矽納米線陣列的掃描電鏡表徵照片；
圖3是本發明製備得到的SERS傳感器對不同濃度汞離子的拉曼信號的比較圖；
圖4是本發明製備得到的SERS傳感器對同一濃度不同離子的拉曼信號的比較圖； 圖5是本發明製備得到的SERS傳感器對汞離子檢測重複使用的圖片；
圖6是本發明製備得到的SERS傳感器基於去離子水對湖水中汞離子含量檢測的對比圖。

【具體實施方式】
[0033]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行詳細的描述。
[0034]本發明所用的原料可由市場自由購得，均為分析純；
實施例1
Ca)氟化氫輔助刻蝕方法製備矽納米線陣列:
(I)將矽晶片首先依次用去離子水、丙酮、去離子水進行超聲清洗，再放入濃硫酸和過氧化氫(濃度:40wt%)混合溶液(體積比=1:0.01)進一步清洗，然後再用去離子水清洗，得到乾淨的矽晶片。(2)將清洗乾淨的矽晶片置入氟化氫溶液(濃度:lwt%)中進行矽-氫化反應，緩慢振蕩I分鐘，得到表面覆蓋大量矽-氫鍵(S1-H)的矽晶片。(3)將經過上述處理後所得到的矽晶片放入硝酸銀(濃度:1M)和氟化氫(濃度:40wt%)的混合溶液(體積比=1:0.01)中，緩慢振蕩I分鐘，使矽片表面能夠均勻的原位生長一層銀納米粒子。(4)將經過上述處理後所得到的銀納米粒子修飾的矽晶片放入過氧化氫(濃度:40wt%)和氟化氫(濃度:40wt%)的混合溶液(體積比=1:0.01)中，緩慢振蕩I分鐘，即可得到銀納米粒子沉積的矽納米線陣列。(5)將得到的銀納米粒子沉積的矽納米線陣列放入硝酸(濃度:lwt%)溶液中，反應時間為I分鐘，除去矽納米線陣列表面的銀納米粒子，得到矽納米線陣列。
[0035](b)金納米粒子原位生長製備金納米粒子修飾的娃納米線陣列:
(O將製備好的矽納米線陣列浸入氟化氫(濃度:lwt%)溶液中，反應時間為I分鐘，在矽納米線陣列表面形成了大量的S1-H鍵。(2)將矽納米線陣列放入到氯金酸(濃度:0.001M)溶液，由於S1-H鍵具有很強的還原性，能將溶液中的金離子被還原成金納米粒子，原位生長在矽納米線陣列表面。(3)反應I分鐘後，將材料取出，去離子水洗滌，氮氣吹乾，得到金納米粒子修飾的娃納米線陣列。
[0036](c)金納米粒子修飾的娃納米線陣列的SERS傳感器構建:
(I)將金納米粒子修飾的矽納米線陣列置於反應器皿中，加入單鏈DNA (5』-(Cy5)-TTCTTTCTTCCCCTTGTTTGTT-SH-3』 )(濃度:0.001M)的溶液，使得溶液浸沒材料。(2)將反應器皿置於恆溫振蕩儀中，100轉每分鐘，25°C恆溫，反應I小時，使DNA末端巰基與金納米粒子共價形成金硫鍵，使DNA共價連接到金納米粒子修飾的矽納米線陣列上。(3)然後向溶液中分5次加入IM的鹽溶液每隔2小時加一次，使鹽溶液最終濃度為0.001M,過夜老化。(4)將材料取出，去離子水洗滌，氮氣吹乾，得到金納米粒子修飾的矽納米線陣列的SERS傳感器。
[0037]實施例2
Ca)氟化氫輔助刻蝕方法製備矽納米線陣列:
(I)將矽晶片首先依次用去離子水、丙酮、去離子水進行超聲清洗，再放入濃硫酸和過氧化氫(濃度:40wt%)混合溶液(體積比=1:0.1)進一步清洗，然後再用去離子水清洗，得到乾淨的矽晶片。(2)將清洗乾淨的矽晶片置入氟化氫溶液(濃度:5wt%)中進行矽-氫化反應，緩慢振蕩10分鐘，得到表面覆蓋大量矽-氫鍵(S1-H)的矽晶片。(3)將經過上述處理後所得到的矽晶片放入硝酸銀(濃度:1M)和氟化氫(濃度:40wt%)的混合溶液(體積比=1:0.1)中，緩慢振蕩10分鐘，使矽片表面能夠均勻的原位生長一層銀納米粒子。(4)將經過上述處理後所得到的銀納米粒子修飾的矽晶片放入過氧化氫(濃度:40wt%)和氟化氫(濃度:40wt%)的混合溶液(體積比=1:0.1)中，緩慢振蕩10分鐘，即可得到銀納米粒子沉積的矽納米線陣列。(5)將得到的銀納米粒子沉積的矽納米線陣列放入硝酸(濃度:10wt%)溶液中，反應時間為10分鐘，除去矽納米線陣列表面的銀納米粒子，得到矽納米線陣列。
[0038](b)金納米粒子原位生長製備金納米粒子修飾的娃納米線陣列:
(I)將製備好的矽納米線陣列浸入氟化氫(濃度:5wt%)溶液中，反應時間為10分鐘，在矽納米線陣列表面形成了大量的S1-H鍵。(2)將矽納米線陣列放入到氯金酸(濃度:0.01M)溶液，由於S1-H鍵具有很強的還原性，能將溶液中的金離子被還原成金納米粒子，原位生長在矽納米線陣列表面。(3)反應10分鐘後，將材料取出，去離子水洗滌，氮氣吹乾，得到金納米粒子修飾的娃納米線陣列。
[0039](c)金納米粒子修飾的娃納米線陣列的SERS傳感器構建:
(I)將金納米粒子修飾的矽納米線陣列置於反應器皿中，加入單鏈DNA(5』- (Cy5)-TTCTTTCTTCCCCTTGTTTGTT-SH-3』 )(濃度:0.01M)的溶液，使得溶液浸沒材料。(2)將反應器皿置於恆溫振蕩儀中，200轉每分鐘，25°C恆溫，反應4小時，使DNA末端巰基與金納米粒子共價形成金硫鍵，使DNA共價連接到金納米粒子修飾的娃納米線陣列上。(3)然後向溶液中分5次加入IM的鹽溶液每隔2小時加一次，使鹽溶液最終濃度為0.01M,過夜老化。(4)將材料取出，去離子水洗滌，氮氣吹乾，得到金納米粒子修飾的矽納米線陣列的SERS傳感器。
[0040]實施例3
Ca)氟化氫輔助刻蝕方法製備矽納米線陣列:
(I)將矽晶片首先依次用去離子水、丙酮、去離子水進行超聲清洗，再放入濃硫酸和過氧化氫(濃度:40wt%)混合溶液(體積比=1:1)進一步清洗，然後再用去離子水清洗，得到乾淨的矽晶片。(2)將清洗乾淨的矽晶片置入氟化氫溶液(濃度:10wt%)中進行矽-氫化反應，緩慢振蕩20分鐘，得到表面覆蓋大量矽-氫鍵(S1-H)的矽晶片。(3)將經過上述處理後所得到的矽晶片放入硝酸銀(濃度:1M)和氟化氫(濃度:40wt%)的混合溶液(體積比=1:1)中，緩慢振蕩20分鐘，使矽片表面能夠均勻的原位生長一層銀納米粒子。(4)將經過上述處理後所得到的銀納米粒子修飾的矽晶片放入過氧化氫(濃度:40wt%)和氟化氫(濃度:40wt%)的混合溶液(體積比=1: O中，緩慢振蕩20分鐘，即可得到銀納米粒子沉積的矽納米線陣列。(5)將得到的銀納米粒子沉積的矽納米線陣列放入硝酸(濃度:20wt%)溶液中，反應時間為20分鐘，除去矽納米線陣列表面的銀納米粒子，得到矽納米線陣列。
[0041](b)金納米粒子原位生長製備金納米粒子修飾的娃納米線陣列:
(I)將製備好的矽納米線陣列浸入氟化氫(濃度:10wt%)溶液中，反應時間為20分鐘，在矽納米線陣列表面形成了大量的S1-H鍵。(2)將矽納米線陣列放入到氯金酸(濃度:0.1M)溶液，由於S1-H鍵具有很強的還原性，能將溶液中的金離子被還原成金納米粒子，原位生長在矽納米線陣列表面。(3)反應20分鐘後，將材料取出，去離子水洗滌，氮氣吹乾，得到金納米粒子修飾的娃納米線陣列。
[0042](c)金納米粒子修飾的娃納米線陣列的SERS傳感器構建:
(I)將金納米粒子修飾的矽納米線陣列置於反應器皿中，加入單鏈DNA (5』-(Cy5)-TTCTTTCTTCCCCTTGTTTGTT-SH-3』)(濃度:0.1M)的溶液，使得溶液浸沒材料。(2)將反應器皿置於恆溫振蕩儀中，300轉每分鐘，25°C恆溫，反應8小時，使DNA末端巰基與金納米粒子共價形成金硫鍵，使DNA共價連接到金納米粒子修飾的娃納米線陣列上。(3)然後向溶液中分5次加入IM的鹽溶液每隔2小時加一次，使鹽溶液最終濃度為0.1M，過夜老化。(4)將材料取出，去離子水洗滌，氮氣吹乾，得到金納米粒子修飾的矽納米線陣列的SERS傳感器。
[0043]實施例4
Ca)氟化氫輔助刻蝕方法製備矽納米線陣列:
(I)將矽晶片首先依次用去離子水、丙酮、去離子水進行超聲清洗，再放入濃硫酸和過氧化氫(濃度:40wt%)混合溶液(體積比=1:10)進一步清洗，然後再用去離子水清洗，得到乾淨的矽晶片。(2)將清洗乾淨的矽晶片置入氟化氫溶液(濃度:20wt%)中進行矽-氫化反應，緩慢振蕩30分鐘，得到表面覆蓋大量矽-氫鍵(S1-H)的矽晶片。(3)將經過上述處理後所得到的矽晶片放入硝酸銀(濃度:1M)和氟化氫(濃度:40wt%)的混合溶液(體積比=1:10)中，緩慢振蕩30分鐘，使矽片表面能夠均勻的原位生長一層銀納米粒子。(4)將經過上述處理後所得到的銀納米粒子修飾的矽晶片放入過氧化氫(濃度:40wt%)和氟化氫(濃度:40wt%)的混合溶液(體積比=1:10)中，緩慢振蕩30分鐘，即可得到銀納米粒子沉積的矽納米線陣列。(5)將得到的銀納米粒子沉積的矽納米線陣列放入硝酸(濃度:40wt%)溶液中，反應時間為30分鐘，除去矽納米線陣列表面的銀納米粒子，得到矽納米線陣列。
[0044](b)金納米粒子原位生長製備金納米粒子修飾的娃納米線陣列:
(I)將製備好的矽納米線陣列浸入氟化氫(濃度:20wt%)溶液中，反應時間為30分鐘，在矽納米線陣列表面形成了大量的S1-H鍵。(2)將矽納米線陣列放入到氯金酸(濃度:1M)溶液，由於S1-H鍵具有很強的還原性，能將溶液中的金離子被還原成金納米粒子，原位生長在矽納米線陣列表面。(3)反應30分鐘後，將材料取出，去離子水洗滌，氮氣吹乾，得到金納米粒子修飾的娃納米線陣列。
[0045](c)金納米粒子修飾的娃納米線陣列的SERS傳感器構建:
(I)將金納米粒子修飾的矽納米線陣列置於反應器皿中，加入單鏈DNA (5』-(Cy5)-TTCTTTCTTCCCCTTGTTTGTT-SH-3』 )(濃度:1M)的溶液，使得溶液浸沒材料。(2)將反應器皿置於恆溫振蕩儀中，400轉每分鐘，25°C恆溫，反應12小時，使DNA末端巰基與金納米粒子共價形成金硫鍵，使DNA共價連接到金納米粒子修飾的娃納米線陣列上。(3)然後向溶液中分5次加入IM的鹽溶液每隔2小時加一次，使鹽溶液最終濃度為1M，過夜老化。(4)將材料取出，去離子水洗滌，氮氣吹乾，得到金納米粒子修飾的矽納米線陣列的SERS傳感器。
[0046]實施例5
Ca)氟化氫輔助刻蝕方法製備矽納米線陣列:
(I)將矽晶片首先依次用去離子水、丙酮、去離子水進行超聲清洗，再放入濃硫酸和過氧化氫(濃度:40wt%)混合溶液(體積比=1:50)進一步清洗，然後再用去離子水清洗，得到乾淨的矽晶片。(2)將清洗乾淨的矽晶片置入氟化氫溶液(濃度:30wt%)中進行矽-氫化反應，緩慢振蕩40分鐘，得到表面覆蓋大量矽-氫鍵(S1-H)的矽晶片。(3)將經過上述處理後所得到的矽晶片放入硝酸銀(濃度:1M)和氟化氫(濃度:40wt%)的混合溶液(體積比=1:50)中，緩慢振蕩40分鐘，使矽片表面能夠均勻的原位生長一層銀納米粒子。(4)將經過上述處理後所得到的銀納米粒子修飾的矽晶片放入過氧化氫(濃度:40wt%)和氟化氫(濃度:40wt%)的混合溶液(體積比=1:50)中，緩慢振蕩40分鐘，即可得到銀納米粒子沉積的矽納米線陣列。(5)將得到的銀納米粒子沉積的矽納米線陣列放入硝酸(濃度:50wt%)溶液中，反應時間為40分鐘，除去矽納米線陣列表面的銀納米粒子，得到矽納米線陣列。
[0047](b)金納米粒子原位生長製備金納米粒子修飾的娃納米線陣列:
(I)將製備好的矽納米線陣列浸入氟化氫(濃度:30wt%)溶液中，反應時間為40分鐘，在矽納米線陣列表面形成了大量的S1-H鍵。(2)將矽納米線陣列放入到氯金酸(濃度:5M)溶液，由於S1-H鍵具有很強的還原性，能將溶液中的金離子被還原成金納米粒子，原位生長在矽納米線陣列表面。(3)反應40分鐘後，將材料取出，去離子水洗滌，氮氣吹乾，得到金納米粒子修飾的娃納米線陣列。
[0048](c)金納米粒子修飾的娃納米線陣列的SERS傳感器構建:
(I)將金納米粒子修飾的矽納米線陣列置於反應器皿中，加入單鏈DNA (5』-(Cy5)-TTCTTTCTTCCCCTTGTTTGTT-SH-3』 )(濃度:5M)的溶液，使得溶液浸沒材料。(2)將反應器皿置於恆溫振蕩儀中，500轉每分鐘，25°C恆溫，反應18小時，使DNA末端巰基與金納米粒子共價形成金硫鍵，使DNA共價連接到金納米粒子修飾的娃納米線陣列上。(3)然後向溶液中分5次加入IM的鹽溶液每隔2小時加一次，使鹽溶液最終濃度為5M，過夜老化。(4)將材料取出，去離子水洗滌，氮氣吹乾，得到金納米粒子修飾的矽納米線陣列的SERS傳感器。
[0049]實施例6
Ca)氟化氫輔助刻蝕方法製備矽納米線陣列:
(I)將矽晶片首先依次用去離子水、丙酮、去離子水進行超聲清洗，再放入濃硫酸和過氧化氫(濃度:40wt%)混合溶液(體積比=1:100)進一步清洗，然後再用去離子水清洗，得到乾淨的矽晶片。(2)將清洗乾淨的矽晶片置入氟化氫溶液(濃度:40wt%)中進行矽-氫化反應，緩慢振蕩60分鐘，得到表面覆蓋大量矽-氫鍵(S1-H)的矽晶片。(3)將經過上述處理後所得到的矽晶片放入硝酸銀(濃度:1M)和氟化氫(濃度:40wt%)的混合溶液(體積比=1:100)中，緩慢振蕩60分鐘，使矽片表面能夠均勻的原位生長一層銀納米粒子。(4)將經過上述處理後所得到的銀納米粒子修飾的矽晶片放入過氧化氫(濃度:40wt%)和氟化氫(濃度:40wt%)的混合溶液(體積比=1:100)中，緩慢振蕩60分鐘，即可得到銀納米粒子沉積的矽納米線陣列。(5)將得到的銀納米粒子沉積的矽納米線陣列放入硝酸(濃度:70wt%)溶液中，反應時間為60分鐘，除去矽納米線陣列表面的銀納米粒子，得到矽納米線陣列。
[0050](b)金納米粒子原位生長製備金納米粒子修飾的娃納米線陣列:
(I)將製備好的矽納米線陣列浸入氟化氫(濃度:40wt%)溶液中，反應時間為60分鐘，在矽納米線陣列表面形成了大量的S1-H鍵。(2)將矽納米線陣列放入到氯金酸(濃度:10M)溶液，由於S1-H鍵具有很強的還原性，能將溶液中的金離子被還原成金納米粒子，原位生長在矽納米線陣列表面。(3)反應60分鐘後，將材料取出，去離子水洗滌，氮氣吹乾，得到金納米粒子修飾的娃納米線陣列。
[0051](c)金納米粒子修飾的娃納米線陣列的SERS傳感器構建:
(I)將金納米粒子修飾的矽納米線陣列置於反應器皿中，加入單鏈DNA (5』-(Cy5)-TTCTTTCTTCCCCTTGTTTGTT-SH-3』)(濃度:10M)的溶液，使得溶液浸沒材料。(2)將反應器皿置於恆溫振蕩儀中，600轉每分鐘，25°C恆溫，反應24小時，使DNA末端巰基與金納米粒子共價形成金硫鍵，使DNA共價連接到金納米粒子修飾的娃納米線陣列上。(3)然後向溶液中分5次加入IM的鹽溶液每隔2小時加一次，使鹽溶液最終濃度為10M，過夜老化。(4)將材料取出，去離子水洗滌，氮氣吹乾，得到金納米粒子修飾的矽納米線陣列的SERS傳感器。
[0052]圖6表示的是單純湖水和去離子水樣品直接用本發明製備的SERS傳感器檢測得到的數據結果，分析數據可以得知單純湖水中含有一定量的汞離子(Hg2+)。此時通過與圖3的數據進行對比，可以發現，單純湖水中汞離子的濃度大概是ΙΟρΜ。
[0053]對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。
[0054]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1.一種定量檢測水樣汞離子濃度的SERS傳感器的製備方法，其特徵在於，包括下述步驟: (a)氟化氫輔助刻蝕製備矽納米線陣列 (1)首先將矽晶片依次用去離子水、丙酮、去離子水進行超聲清洗，再放入濃硫酸和過氧化氫混合溶液進一步清洗，然後再用去離子水清洗，得到乾淨的矽晶片； (2)將步驟(1)清洗乾淨的矽晶片置入氟化氫溶液中進行振蕩反應，得到表面覆蓋大量矽-氫鍵的矽晶片； (3)將步驟(2)得到的矽晶片放入硝酸銀和氟化氫的混合溶液中振蕩反應，得到表面均勻的原位生長一層銀納米粒子的矽晶片； (4)將步驟(3)得到的銀納米粒子修飾的矽晶片放入過氧化氫和氟化氫的混合溶液中振蕩反應，得到銀納米粒子沉積的矽納米線陣列； (5)將步驟(4)得到的銀納米粒子沉積的矽納米線陣列放入硝酸溶液中反應，除去表面的銀納米粒子，得到矽納米線陣列； (b)金納米粒子原位生長製備金納米粒子修飾的娃納米線陣列 (1)將步驟(a)製備好的矽納米線陣列浸入氟化氫溶液中反應，在矽納米線陣列表面形成了大量的S1-H鍵； (2)將步驟(1)得到的矽納米線陣列放入氯金酸溶液中反應，將其取出，去離子水洗滌後吹乾，得到金納米粒子修飾的矽納米線陣列； (c)金納米粒子修飾的娃納米線陣列的SERS傳感器構建 (1)將步驟(b)製備好的金納米粒子修飾的矽納米線陣列置於反應器皿中，加入富含胸腺嘧啶鹼基的單鏈DNA溶液並浸沒； (2)將反應器皿置於恆溫振蕩儀中攪拌反應，使富含胸腺嘧啶鹼基的單鏈DNA共價連接到金納米粒子修飾的娃納米線陣列上； (3)向步驟(2)的溶液中分次加入鹽溶液，使鹽溶液最終濃度為0.00f 10M，過夜老化； (4)將材料取出，去離子水洗滌後吹乾，得到金納米粒子修飾的矽納米線陣列的SERS傳感器。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:步驟(a)的步驟(1)中，所述的矽晶片為0.0f 20 Ω *cm的p型或η型矽晶片。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:步驟(a)的步驟(3)中，所述的硝酸銀溶液濃度為1M，氟化氫溶液質量濃度為40%，硝酸銀溶液和氟化氫溶液體積比=1:(0.01?100)，反應時間為Γ60分鐘。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:步驟(a)的步驟(4)中，所述的過氧化氫溶液質量濃度為40%，氟化氫溶液質量濃度為40%，過氧化氫溶液與氟化氫溶液體積比=1: (0.0f 100)，反應時間為f 60分鐘。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:步驟(b)的步驟(1)中，所述的氟化氫溶液質量濃度為廣40%，反應時間為1?60分鐘。
6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:步驟(b)的步驟(2)中，所述的氯金酸溶液的濃度為0.00廣10 M，反應時間為廣60分鐘。
7.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:步驟(c)的步驟(1)中，所述的富含胸腺嘧啶鹼基的單鏈DNA的濃度為0.ΟΟΓ?ΟΜο
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:步驟(c)的步驟(2)中，將反應器皿置於恆溫振蕩儀中10(T600RPM、25°C下反應I?24小時。
9.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:步驟(c)的步驟(3)中，向步驟(2)的溶液中分5次加入IM的鹽溶液每隔2小時加一次，最終溶液中鹽溶液濃度為0.00Γ10Μ,過夜老化。
10.一種由權利要求Γ9任一項所述的製備方法製備得到的定量檢測水樣汞離子濃度的SERS傳感器。
【文檔編號】G01N21/65GK104237203SQ201410504871
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】何耀, 孫斌 申請人:蘇州大學