本發(fā)明涉及表面增強(qiáng)拉曼散射（surface-enhanced?raman?scattering，sers），具體涉及一種能夠高靈敏檢測辣椒堿的銀油墨薄膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、拉曼散射現(xiàn)象最初由印度科學(xué)家c.?v.?raman在20世紀(jì)20年代末期發(fā)現(xiàn)。不過，在其早期的應(yīng)用中，由于拉曼信號的微弱以及檢測靈敏度的局限，其使用受到了一定的阻礙。這種情況直到60年代激光技術(shù)的出現(xiàn)才得到改善，當(dāng)時(shí)近紅外激光的使用有效減少了可見光區(qū)域的熒光干擾，從而克服了拉曼信號弱的問題。在1974年，英國南安普頓大學(xué)的研究人員fleischmann在研究吡啶分子在銀粗糙表面的拉曼光譜時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)這些分子的拉曼信號異常增強(qiáng)，這表明存在某種機(jī)制能夠提升待測物質(zhì)的拉曼信號強(qiáng)度，但他們并未深入研究這一現(xiàn)象背后的機(jī)制。緊接著在1977年，van?duyne和creighton等科學(xué)家對fleischmann的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了更為系統(tǒng)的分析，確認(rèn)了粗糙銀表面在增強(qiáng)吡啶分子拉曼信號中的關(guān)鍵作用，這一發(fā)現(xiàn)為拉曼光譜學(xué)的發(fā)展帶來了重大突破。自此，當(dāng)分子吸附在特定金屬表面并導(dǎo)致其拉曼信號顯著增強(qiáng)的現(xiàn)象，被命名為表面增強(qiáng)拉曼散射（sers）。由于sers技術(shù)快速、靈敏的特點(diǎn)，它在食品安全檢測領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，它可以用于檢測食品中的特定化合物、農(nóng)藥殘留、金屬污染物、病原體等，很大程度上提升了檢測效率。

2、辣椒堿（capsaicin）是辣椒中引起辣味的主要化學(xué)成分，具有脂溶性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、沸點(diǎn)高等特點(diǎn)。由于這些特性，它很難被完全去除，因此辣椒堿的存在可以作為鑒別餐廚廢棄油脂的一個(gè)重要指標(biāo)。li等將重氮偶聯(lián)反應(yīng)應(yīng)用于對氨基苯硫酚（4-atp）和辣椒素的復(fù)合體，將產(chǎn)物偶氮染料作為sers探針，利用種子介導(dǎo)生長法制備了金納米棒（au?nrs），將其用作sers底物，這種方法對辣椒堿的檢測限為3.24×10-12m（food?analyticalmethods，2022，15：3468-3478）。liu等利用sers技術(shù)，通過對辣椒堿進(jìn)行分子衍生化處理來檢測并識別非法食用油，對辣椒堿的檢測限為10-8m（acs?omega?2017，2，8401-8406）。以上方式操作過程復(fù)雜，無法對辣椒堿的高效便捷檢測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述技術(shù)問題以及本領(lǐng)域存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種能夠高靈敏檢測辣椒堿的銀油墨薄膜及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明制備工藝簡單、成本低廉、操作簡便，得到的薄膜檢測靈敏度高，對辣椒堿的sers檢測限最低可達(dá)10-13m，有助于實(shí)現(xiàn)對辣椒堿的迅速檢測，為高效鑒別餐廚廢棄油脂提供思路。

2、具體技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種能夠高靈敏檢測辣椒堿的銀油墨薄膜的制備方法，包括步驟：

4、（1）在攪拌下將氫氧化鈉和鹽酸羥胺的混合溶液加入到硝酸銀溶液中，保持?jǐn)嚢柚敝练磻?yīng)完全，獲得均勻的乳白色混合物銀納米膠液；

5、（2）以5000~15000?r/min（例如10000?r/min等）的速度將所述銀納米膠液離心5~30分鐘（例如10分鐘等），棄去上層清液部分，得到濃縮的銀納米膠；

6、（3）取所述濃縮的銀納米膠與乙基纖維素和α-松油醇混合攪拌、超聲處理，得到均勻的銀油墨；所述銀油墨中，所述濃縮的銀納米膠的含量為25wt%~55wt%，所述乙基纖維素的含量為4wt%~6wt%，其余為所述α-松油醇；

7、（4）使用勻膠機(jī)將所述銀油墨旋涂到潔凈的拋光硅片上，真空干燥得到銀油墨薄膜。

8、發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，一般的銀粉（納米銀）如果直接與乙基纖維素和α-松油醇混合制備銀油墨，所得銀油墨中銀分散性很差。本發(fā)明采用鹽酸羥胺還原法制備銀納米膠，并以該自制濃縮的銀納米膠為前體與乙基纖維素和α-松油醇按照特定比例混勻制備銀油墨，進(jìn)一步通過勻膠機(jī)旋涂形成能夠高靈敏檢測辣椒堿的銀油墨薄膜。按照本發(fā)明制備方法，可形成分散均勻性優(yōu)異的銀油墨，濃縮的銀納米膠可在乙基纖維素和α-松油醇的混合體系中均勻分散，從而保證制備獲得高質(zhì)量的銀油墨薄膜，所得銀油墨薄膜的檢測靈敏度高，對辣椒堿的sers檢測限最低可達(dá)10-13m。

9、在一些實(shí)施例中，步驟（1）中，所述混合溶液中，氫氧化鈉和鹽酸羥胺的濃度可分別獨(dú)立為0.01~1?m。進(jìn)一步的，步驟（1）中，所述混合溶液中，氫氧化鈉的濃度優(yōu)選為0.04~0.05?m，鹽酸羥胺的濃度優(yōu)選為0.03~0.035?m。鹽酸羥胺還原法制備銀納米膠的反應(yīng)需要在堿性條件下進(jìn)行，氫氧化鈉用于調(diào)節(jié)溶液ph值至合適值，鹽酸羥胺作為還原劑，它的濃度與最終生成銀納米膠的ag粒徑、分散程度有關(guān)，在優(yōu)選濃度下，生成的銀納米膠ag粒徑更為均勻，sers檢測靈敏度更高。

10、在一些實(shí)施例中，步驟（1）中，所述硝酸銀溶液的濃度可為10-4~10-2m。進(jìn)一步的，步驟（1）中，所述硝酸銀溶液的濃度優(yōu)選為0.0008~0.0020?m，例如0.0011?m等。硝酸銀的濃度與最終生成銀納米膠的ag粒徑、分散程度有關(guān)，在優(yōu)選濃度下，生成的銀納米膠中ag粒徑更為均勻，ag顆粒分布更為均勻，既不過分分散，也不過分團(tuán)聚，sers檢測靈敏度更高。

11、在一些實(shí)施例中，步驟（3）中，所述攪拌的轉(zhuǎn)速可為600~1200?r/min，例如1000?r/min等。

12、在一些實(shí)施例中，步驟（3）中，所述攪拌的時(shí)間可為10~30?min。

13、在一些實(shí)施例中，步驟（3）中，所述超聲的溫度可為28~32℃，例如30℃等。

14、在一些實(shí)施例中，步驟（3）中，所述超聲的時(shí)間可為30~35?min。

15、本發(fā)明步驟（3）中，要求所述銀油墨中，所述乙基纖維素的含量為4wt%~6wt%，例如4.9wt%、5wt%、5.1wt%等，具有上述乙基纖維素含量的銀油墨旋涂后成膜質(zhì)量高，用于辣椒堿sers檢測時(shí)的檢測限低，可達(dá)10-13m。發(fā)明人嘗試過其他乙基纖維素含量的銀油墨，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所得銀油墨或是其中的銀納米膠分散性不佳，或是難以成膜，亦或是最終成膜后的銀油墨薄膜的sers檢測靈敏度低，對辣椒堿的sers檢測限高。

16、步驟（3）中，所述銀油墨中，所述濃縮的銀納米膠的含量優(yōu)選為35wt%~46wt%，例如45wt%等。優(yōu)選條件下的銀油墨旋涂后成膜質(zhì)量更高，用于辣椒堿sers檢測時(shí)的檢測限更低，可達(dá)10-13m。

17、在一些實(shí)施例中，步驟（4）中，勻膠機(jī)旋涂銀油墨的參數(shù)條件包括：500~5000?r/min旋涂1~10?min。進(jìn)一步的，步驟（4）中，勻膠機(jī)旋涂銀油墨的參數(shù)條件優(yōu)選包括：先500~600?r/min旋涂30~35?s，再900~1100?r/min（例如1000?r/min等）旋涂60~70?s。優(yōu)選條件下，銀油墨旋涂后成膜質(zhì)量更高、均勻性更好，用于辣椒堿sers檢測時(shí)的檢測限更低，可達(dá)10-13m。

18、在一些實(shí)施例中，步驟（4）中，所述真空干燥的溫度可為40~50℃，例如45℃等。

19、在一些實(shí)施例中，步驟（4）中，所述真空干燥的時(shí)間可為12~36?h。

20、為了進(jìn)一步提高銀油墨薄膜對辣椒堿的sers檢測性能，降低檢測限，在一些優(yōu)選例中，第一方面所述的制備方法還包括步驟：

21、（5）對步驟（4）所得銀油墨薄膜依次進(jìn)行酸洗、水洗處理，然后真空干燥。

22、步驟（5）中，酸洗可以去除銀油墨薄膜表面的氧化物等雜質(zhì)，提高銀油墨薄膜的檢測靈敏度，降低對辣椒堿的sers檢測限。

23、在一些實(shí)施例中，步驟（5）中，所述酸洗使用的酸可包括鹽酸、硝酸、硫酸等中的至少一種。

24、在一些實(shí)施例中，步驟（5）中，所述酸洗使用的酸濃度可為0.1~5?m，例如0.5?m等。

25、在一些實(shí)施例中，步驟（5）中，所述酸洗的時(shí)間可為1~3?min。

26、在一些實(shí)施例中，步驟（5）中，在進(jìn)行真空干燥前可先吹干銀油墨薄膜表面液體。

27、在一些實(shí)施例中，步驟（5）中，所述真空干燥的溫度可為30~35℃。

28、在一些實(shí)施例中，步驟（5）中，所述真空干燥的時(shí)間可為1~2?h。

29、第二方面，本發(fā)明提供了第一方面所述的制備方法制備得到的銀油墨薄膜。

30、第三方面，本發(fā)明提供了第二方面所述的銀油墨薄膜在表面增強(qiáng)拉曼散射檢測中的應(yīng)用。進(jìn)一步的，所述表面增強(qiáng)拉曼散射檢測中的拉曼探針分子為辣椒堿分子。本發(fā)明的銀油墨薄膜特別適用于辣椒堿的sers檢測，對辣椒堿的sers檢測限最低可達(dá)10-13m。

31、第四方面，本發(fā)明提供了一種利用第二方面所述的銀油墨薄膜進(jìn)行表面增強(qiáng)拉曼散射檢測的方法，包括步驟：

32、（a）配制不同濃度的拉曼探針分子溶液；

33、（b）將所述銀油墨薄膜浸泡在拉曼探針分子溶液中，使拉曼探針分子吸附在所述銀油墨薄膜上，然后取出銀油墨薄膜，干燥得到吸附了拉曼探針分子的銀油墨薄膜；

34、（c）將吸附了拉曼探針分子的銀油墨薄膜放在激光共聚焦拉曼顯微平臺上，選擇激光光源，調(diào)整激光功率、測試曝光時(shí)間、積分次數(shù)，得到信噪比最高的表面增強(qiáng)拉曼散射信號數(shù)據(jù)。

35、在一些實(shí)施例中，步驟（a）中，所述拉曼探針分子可為辣椒堿分子。

36、在一些實(shí)施例中，步驟（b）中，銀油墨薄膜浸泡在拉曼探針分子溶液中的時(shí)間可為1~5?h，例如3?h等。

37、在一些實(shí)施例中，步驟（c）中，所述激光光源的波長可為532?nm。

38、在一些實(shí)施例中，步驟（c）中，所述激光功率可為0.1~10?mw。

39、在一些實(shí)施例中，步驟（c）中，所述測試曝光時(shí)間可為1~15?s，例如3?s等。

40、在一些實(shí)施例中，步驟（c）中，所述積分次數(shù)可為1~50次，例如3次等。

41、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果有：

42、1、本發(fā)明的銀油墨薄膜的制備方法簡單，利用該制備方法制備的sers基底檢測辣椒堿溶液，檢測簡便，最低檢測限可達(dá)10-13m。

43、2、與其他方法相比，本發(fā)明銀油墨薄膜制備過程使用的原料易得，成本低，且制備方法簡單便捷，所得薄膜基底粗糙度高，sers信號較強(qiáng)。