一种可实现残留农药收集与检测的结构及其制备方法

本发明属于残留农药检测领域，特别涉及一种可实现残留农药收集与检测的结构及其制备方法。

背景技术：

1、食品安全一向是百姓生活的重中之重，其中农药残留是食品安全的一个重要方面。农药若以农作物上残留的形式被人体长期摄入，会导致各种慢性疾病，严重者会危及生命。因此，国家对农药残留制定了严格的相关标准，对农药残留的灵敏检测成为一项重要的课题。目前已有色谱法、酶抑制法和免疫法等多种方法可以对农药残留进行检测，但普遍具有成本高昂，检测对象单一的问题。基于表面增强拉曼的检测方法是一种“指纹”式便捷、快速且灵活的农药残留检测方法，已被广泛地应用在多种农药残留检测中。这种检测方法通过将检测物与微纳结构相结合的方式，利用表面增强拉曼散射原理从而实现对物质的检测。这种方法的关键之处是营造微纳结构间的高强度的局域电场，即“热点”结构。然而，为了营造检测的“热点”结构，科研人员往往会在基底上沉积多种颗粒，导致表面颗粒易脱落，影响检测的寿命。此外，目前农药残留的检测过程中仍存在残留物不易收集的问题，大大影响了检测的便利性与灵活性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可实现残留农药收集与检测的结构及其制备方法。

2、本发明的上述目的之一通过以下技术方案来实现：

3、一种可实现残留农药收集与检测的结构，其特征在于：所述结构为具有微纳尺度通孔的多孔隙柔性固定结构；该结构上表面和下表面均具有微纳结构，结构的上表面和下表面通过上小下大的漏斗状孔洞连通；上表面具有疏水特性，为疏水侧；下表面具有亲水特性，为亲水侧；且下表面的表面微纳结构沉积有贵金属薄膜，对残留农药具有检测信号放大的作用。

4、本发明的上述目的之二通过以下技术方案来实现：

5、一种可实现残留农药收集与检测的结构的制备方法，包括如下步骤：

6、步骤1、利用空域整形的飞秒激光对多孔隙柔性固定材料上表面进行快速扫面处理，使其骨架上产生大量微纳复合结构，这些结构会改变表面润湿特性，使该表面具有疏水性；

7、步骤2、利用空域整形的飞秒激光对经过步骤1处理后的多孔隙柔性固定材料的下表面进行低速扫面处理，使其骨架间隙扩大，孔径变大，使上下表面连通的孔洞呈漏斗状，使多孔隙柔性固定材料的下表面呈现出亲水性；且低速扫描的飞秒激光使骨架表面变得粗糙；

8、步骤3、在经过步骤2处理过的材料下表面沉积贵金属薄膜，贵金属薄膜进一步增加了多孔隙柔性固定材料下表面的亲水性，使多孔隙柔性固定材料下表面成为兼具亲水性与农药检测能力的表面。

9、而且，步骤1中，通过控制飞秒激光系列参数，使加工过程的激光通量保持在0.1-0.5j/cm2，扫描速度高于150μm/s。

10、而且，步骤2中，通过控制飞秒激光加工参数，使其激光通量保持在0.5-1.0j/cm2，扫描速度低于50μm/s。

11、而且，步骤3中，沉积的贵金属薄膜的厚度范围为：10nm-10μm。

12、本发明具有的优点和积极效果为：

13、1、本发明可实现残留农药收集与检测的结构，可以对溶于水的农药进行液滴收集并检测；该结构的上下表面具有相反的浸润性，可以使含有残留农药的液滴自发地从疏水表面自发通过材料内部的孔隙运输到亲水表面。亲水表面由于具有大量微纳结构且沉积了贵金属薄膜，因此具有优异的液滴成分检测能力。该结构利用了多孔隙柔性固定材料本身的孔隙优势，其相比于传统的直接在基底表面沉积贵金属颗粒以达到检测效果的结构来说，本结构利用了亲水侧加工出的微纳结构沉积贵金属薄膜，比颗粒沉积的结合力更好，使用寿命更高，具有较好的稳定性。

14、2、本发明可实现残留农药收集与检测的结构的制备方法，通过空域整形的飞秒激光扫描多孔隙柔性固定材料两个表面，仅简单通过计算机进行参数控制即可以实现灵活地调控多孔隙柔性固定材料的表面微纳结构与孔隙大小。在粗糙的亲水表面沉积贵金属薄膜，增强了贵金属与泡沫结构的结合力。该方法可以快速加工出可实现残留农药液滴收集与检测的结构，具有加工方便、成本低的优点。

15、3、本发明主要应用于残留农药检测领域，配合使用拉曼检测仪器，可以对农药残留进行高灵敏度检测和多种农药成分分辨外，此外，还可以对含有农药的细小液滴进行高效收集，是一种兼具收集与检测的农药检测方案，具有良好的实用性。

技术特征：

1.一种可实现残留农药收集与检测的结构，其特征在于：所述结构为具有微纳尺度通孔的多孔隙柔性固定结构；该结构上表面和下表面均具有微纳结构，结构的上表面和下表面通过上小下大的漏斗状孔洞连通；上表面具有疏水特性，为疏水侧；下表面具有亲水特性，为亲水侧；且下表面的表面微纳结构沉积有贵金属薄膜，对残留农药具有检测信号放大的作用。

2.一种基于权利要求1所述的可实现残留农药收集与检测的结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的可实现残留农药收集与检测的结构的制备方法，其特征在于：步骤1中，通过控制飞秒激光系列参数，使加工过程的激光通量保持在0.1-0.5j/cm2，扫描速度高于150μm/s。

4.根据权利要求1所述的可实现残留农药收集与检测的结构的制备方法，其特征在于：步骤2中，通过控制飞秒激光加工参数，使其激光通量保持在0.5-1.0j/cm2，扫描速度低于50μm/s。

5.根据权利要求2所述的可实现残留农药收集与检测的结构的制备方法，其特征在于：步骤3中，沉积的贵金属薄膜的厚度范围为：10nm-10μm。

技术总结本发明涉及一种可实现残留农药收集与检测的结构及其制备方法，为具有微纳尺度通孔的多孔隙柔性固定结构，结构上下表面均具有微纳结构，上下表面通过上小下大的漏斗状孔洞连通；上表面具有疏水特性，下表面具有亲水特性并沉积有贵金属薄膜；方法为：利用空域整形的飞秒激光对多孔隙柔性固定材料上表面进行快速扫面，使其骨架上产生微纳结构，具有疏水性；利用空域整形的飞秒激光对经过步骤1处理后的多孔隙柔性固定材料的下表面进行低速扫面，使其骨架上产生微纳结构，并使其孔洞扩大；在经过步骤2处理过的材料下表面沉积贵金属薄膜，使其下表面成为兼具亲水性与农药检测能力的表面。本发明可实现农药液滴高效收集，具有优异的液滴成分检测能力。技术研发人员：李晨,王勇,常青,杨鹏,李嘉蕊,谢元林,李贺,许晨阳受保护的技术使用者：天津商业大学技术研发日：技术公布日：2024/1/15