本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)研究、分析檢測領(lǐng)域，特別設(shè)計一種利用光子晶體的慢光效應(yīng)和金屬氧化物的帶隙特性來增強激光解吸離子化的基底材料。
背景技術(shù)：
質(zhì)譜分析法是物質(zhì)材料分析中的一個強有力技術(shù)方法，為分子生物學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻。比如用于測定元素周期表中元素、生物組織成分分析、組織切片成像等。質(zhì)譜分析法主要有三部分組成：離子源、質(zhì)量分析器、離子檢測器。由此我們可以看出，樣品的離子化是非常重要的一步。目前研究發(fā)現(xiàn)了很多樣品離子化得方法，其中基質(zhì)增強激光解吸附與離子化依然是討論的熱點。我們將光子晶體的慢光效應(yīng)和半導(dǎo)體金屬氧化物的帶隙特性相結(jié)合，制備得到了一種增強激光解吸附與離子化的基底材料。
基于半導(dǎo)體金屬氧化物制成的反蛋白石光子晶體，材料本身就具有良好的吸光、光-電與光熱性能，再加上光子晶體的慢光效應(yīng)增加光吸收和能量轉(zhuǎn)換時間，進一步凸顯潛在的良好的解吸離子化性能。由此，我們設(shè)計制備出一種能夠增強激光解吸效果的基底——鎢鈦氧化物光子晶體，通過探索研究其具有的光學(xué)性能，增強其在質(zhì)譜方面應(yīng)用的潛力。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
技術(shù)問題:本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種增強激光解吸附與離子化基底的制備方法，用于提高質(zhì)譜激光解析離子源的效率。
技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一種增強激光解吸附與離子化基底為：以具有蛋白石結(jié)構(gòu)的膠體晶體為模板，鎢鈦氧化物為前聚體，通過模板復(fù)制制備的鎢鈦氧化物光子晶體作為激光解吸附與離子化基底；該光子晶體具有反蛋白石結(jié)構(gòu)，其禁帶與鎢鈦氧化物的吸收、激光波長耦合；通過調(diào)整所述節(jié)光子晶體的晶格大小，使鎢鈦氧化物光子晶體的禁帶邊緣處于解析激光波長的位置，增加激光與基底的相互作用，從而增強激光解吸附與離子化效率。
本發(fā)明的增強激光解吸附與離子化基底的制備方法包括以下步驟：
1)蛋白石結(jié)構(gòu)的膠體晶體模板的制備：
配置聚合物膠體納米粒子溶液，將導(dǎo)電基片浸入溶液中，通過膠體納米粒子的自組裝制備得到膠體晶體模板，然后加熱到接近聚合物的玻璃化溫度使膠體納米粒子連接加固；
2)鎢鈦氧化物光子晶體的制備：
將鎢鈦氧化物前聚體溶液填充到步驟1)制得的膠體晶體模板的縫隙中，然后對樣品進行加熱，經(jīng)過氧化干燥后，鎢鈦氧化物填充在膠體晶體模板的縫隙中；最后對樣品進行煅燒，去除膠體晶體模板，制備得到具有反蛋白石結(jié)構(gòu)的鎢鈦氧化物光子晶體作為增強激光解吸附與離子化基底。
其中，
步驟1)中所述的聚合物膠體納米粒子為聚苯乙烯ps、聚甲基丙烯酸甲酯pmma、聚丙烯腈pan或其共聚物的單分散納米粒子。
步驟2)中所述的鎢鈦氧化物前聚體溶液為以鈦酸四正丁酯tbot、四氯化鈦ticl4、硫酸鈦tiso4、氯化鎢wcl6、鎢酸鹽或鎢磷酸鹽為溶質(zhì)的混合溶液。
有益效果：通過本發(fā)明制備的增強激光解吸附與離子化基底具有以下優(yōu)點：
(1)本發(fā)明中制備的增強激光解吸附與離子化基底為反蛋白石結(jié)構(gòu)，具有很高的比表面積，易于承載樣品。
(2)本發(fā)明將鎢鈦氧化物的帶隙特性和光子晶體的慢光效應(yīng)相結(jié)合，制備得到的基底可以大大增強激光解吸離子化的效果。
附圖說明
圖1鎢鈦氧化物光子晶體的制備示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的一種增強激光解吸附與離子化基底以具有蛋白石結(jié)構(gòu)的膠體晶體為模板，鎢鈦氧化物為前聚體，通過模板復(fù)制制備的鎢鈦氧化物光子晶體作為激光解吸附與離子化基底。該光子晶體具有反蛋白石結(jié)構(gòu)，其禁帶與鎢鈦氧化物的吸收、激光波長耦合；通過調(diào)所述節(jié)光子晶體的晶格大小，使鎢鈦氧化物光子晶體的禁帶邊緣處于解析激光波長的位置，增加激光與基底的相互作用，從而增強激光解吸附與離子化效率。
本發(fā)明的增強激光解吸附與離子化基底的制備方法包括以下步驟：
1)蛋白石結(jié)構(gòu)的膠體晶體模板的制備：
配置聚合物膠體納米粒子溶液，將導(dǎo)電基片浸入溶液中，通過膠體納米粒子的自組裝制備得到膠體晶體模板，然后加熱到接近聚合物的玻璃化溫度使膠體納米粒子連接加固。
2)鎢鈦氧化物光子晶體的制備：
將鎢鈦氧化物前聚體溶液填充到步驟1)制得的膠體晶體模板的縫隙中，然后對樣品進行加熱，經(jīng)過氧化干燥后，鎢鈦氧化物填充在膠體晶體模板的縫隙中；最后對樣品進行煅燒，去除膠體晶體模板，制備得到具有反蛋白石結(jié)構(gòu)的鎢鈦氧化物光子晶體作為增強激光解吸附與離子化基底。
步驟1)中所述的聚合物納米粒子為聚苯乙烯(ps)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚丙烯腈(pan)或其共聚物的單分散納米粒子。
步驟2)中所述的鎢鈦氧化物前聚體溶液為以鈦酸四正丁酯(tbot)或四氯化鈦(ticl4)或硫酸鈦(tiso4)與氯化鎢(wcl6)或鎢酸鹽或鎢磷酸鹽為溶質(zhì)的混合溶液。
實施例一：光子禁帶位于293nm的鎢鈦氧化物光子晶體基底的制備
(1)垂直提拉法制備具有蛋白石結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯膠體晶體模板
將粒徑為176nm的單分散聚苯乙烯納米粒子進行離心純化，配制膠體納米粒子質(zhì)量百分數(shù)為5％的膠體納米粒子溶液。將經(jīng)過洗滌干燥后的玻片等離子體處理5min，然后固定在提拉儀上，垂直浸入膠體納米粒子溶液中。提拉儀設(shè)置提拉速度為3mm/h，放置環(huán)境避免震動，靜止1-2h后啟動提拉儀。提拉完畢后將聚苯乙烯膠體晶體模板置于90℃烘箱內(nèi)2h使粒子連接加固。
(2)配置鎢鈦氧化物前聚體溶液
采用鈦酸四正丁酯(tbot)和氯化鎢(wcl6)作為鎢鈦氧化物金屬元素來源。以乙醇為溶劑，按照摩爾比為wcl6:tbot:乙醇＝1:2:100配制溶液，然后將溶液避光密封，常溫下攪拌2h使之混合均勻。
(3)制備鎢鈦氧化物光子晶體
將鎢鈦氧化物前聚體溶液旋涂或灌注進制備的聚苯乙烯膠體晶體模板縫隙中；然后在45℃的熱臺上水平靜置12h，使前聚體溶液充分反應(yīng)生成鎢鈦氧化物；最后放入管式爐中450℃煅燒2.5h以去除聚苯乙烯膠體晶體模板，從而制備得到光子禁帶位于293nm的鎢鈦氧化物反蛋白石光子晶體。
實施例二：光子禁帶位于316nm的鎢鈦氧化物光子晶體基底的制備
(1)垂直沉積法制備具有蛋白石結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯膠體晶體模板
將粒徑為183nm的單分散聚苯乙烯納米粒子進行離心純化，配制膠體納米粒子質(zhì)量百分數(shù)為0.2％的膠體納米粒子溶液。將經(jīng)過洗滌干燥后的玻片等離子體處理5min，垂直浸入膠體納米粒子溶液中，保持靜止不動，置于溫度為50℃的恒溫箱中。靜置4天，待其溶液揮發(fā)之后即可取出沉積制備的聚苯乙烯膠體晶體模板，然后將聚苯乙烯膠體晶體模板置于90℃烘箱內(nèi)2h使粒子連接加固。
(2)配置鎢鈦氧化物前聚體溶液
采用四氯化鈦(ticl4)和鎢酸鹽(na2wo4·2h2o)作為鎢鈦氧化物金屬元素來源。以乙醇為溶劑，按照摩爾比為na2wo4·2h2o:ticl4:乙醇＝1:2:100配制溶液，然后將溶液避光密封，常溫下攪拌2h使之混合均勻。
(3)制備鎢鈦氧化物光子晶體
將鎢鈦氧化物前聚體溶液旋涂或灌注進制備的聚苯乙烯膠體晶體模板縫隙中；然后在45℃的熱臺上水平靜置12h，使前聚體溶液充分反應(yīng)生成鎢鈦氧化物；最后放入管式爐中450℃煅燒2.5h以去除聚苯乙烯膠體晶體模板，從而制備得到光子禁帶位于316nm的鎢鈦氧化物反蛋白石光子晶體。