基于微流控技術(shù)金-水凝膠微納材料的制備及傳感性能研究.pdf

1、隨著納米合成制備技術(shù)的不斷提高，新的納米技術(shù)不斷產(chǎn)生，并逐步從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化生產(chǎn)。微流控技術(shù)最初起源于實(shí)驗(yàn)室里的電泳分離，繼而逐漸發(fā)展成為一種多學(xué)科且高度產(chǎn)業(yè)化的科學(xué)技術(shù)。微流控技術(shù)能制備出大小均勻的微液滴，其可以作為一種良好的微反應(yīng)容器，用于納米粒子、微球、晶體等材料的制備，被形象地譽(yù)為“芯片上的實(shí)驗(yàn)室或化工廠”。金等貴金屬納米材料，具有強(qiáng)烈的局域表面等離子體共振(LSPR)以及強(qiáng)電磁耦合特性，而調(diào)節(jié)納米結(jié)構(gòu)的間隙是增強(qiáng)該特性的有效

2、方法。目前，納米結(jié)構(gòu)間隙主要是通過自組裝、刻蝕等方法制備出有序陣列結(jié)構(gòu)而進(jìn)行調(diào)控。但這類材料一旦經(jīng)過設(shè)計(jì)與制備成型后，其相鄰結(jié)構(gòu)單元之間的間隙就無法即時(shí)改變與調(diào)控，進(jìn)而材料的LSPR性能難以實(shí)現(xiàn)人為控制和按需調(diào)整。針對(duì)這一問題，本文主要是利用微流控技術(shù)制備金納米粒子(Au NPs)與水凝膠的復(fù)合材料，旨在利用水凝膠的膨脹-收縮性能靈活地調(diào)控Au NPs的間隙，并探索AuNPs-水凝膠復(fù)合微球在光學(xué)傳感、SERS檢測方面的應(yīng)用。另外，作者

3、利用微流控技術(shù)，還探究了以微液滴作為反應(yīng)容器，來實(shí)現(xiàn)Au NPs三維自組裝和復(fù)合金屬納米粒子的制備。取得的成果如下:
　　1.利用微流控技術(shù)，發(fā)展了一種形貌均一、大小可控的Au NPs/水凝膠復(fù)合微球的制備策略。先以微流控技術(shù)制備Au NPs/水凝膠單體微液滴，后采用光聚合固化得到形貌均一、粒徑可控的Au NPs/水凝膠復(fù)合微球。該復(fù)合微球利用水凝膠的膨脹收縮帶動(dòng)Au NPs間隙的變化，改變Au NPs的LSPR吸收峰強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)水

4、凝膠材料對(duì)生物、化學(xué)物質(zhì)的光學(xué)傳感。與傳統(tǒng)的塊體、薄膜材料相比，Au NPs/水凝膠復(fù)合微球具有制備簡單、檢測方便以及微量溶液檢測等特點(diǎn)。
　　2.發(fā)展了一種動(dòng)態(tài)調(diào)控Au NPs間距的SERS檢測策略。利用微流控技術(shù)制備大小均勻的水凝膠微球，采用靜電自組裝方法將Au NPs牢固地吸附到水凝膠微球表面。同時(shí)，利用水凝膠的pH敏感特性，調(diào)控該微球表面的Au NPs間隙，以增強(qiáng)水凝膠@Au NPs微球的SERS性能。相比傳統(tǒng)的SERS基

5、底，該基底中的Au NPs間隙可以在測試中進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
　　3.發(fā)展了一種Au NPs三維自組裝的策略。利用微流控技術(shù)，控制Au膠體微液滴中的溶劑水在正丁醇中的溶解，通過調(diào)節(jié)液體流量和Au NPs濃度制備出形貌均一、粒徑可控的Au NPs自組裝微球。該Au NPs自組裝微球具有寬波段的光吸收性能，其在癌癥的熱療等方面有著巨大的應(yīng)用潛力。
　　4.發(fā)展了一種復(fù)合金屬納米粒子普適的制備策略。利用微流控技術(shù)，以微液滴作為反應(yīng)容器