[发明专利]一种枝状核壳银纳米盘材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种枝状核壳银纳米盘材料及其制备方法和应用，特点是该核壳纳米材料从内到外依次由银纳米球内核、聚合物中间层和枝状银纳米盘壳层组成，其中内核为直径20纳米的银纳米球，中间层为厚度10纳米的聚苯乙烯聚丙烯酸嵌段共聚物层，外壳为粒径0.8‑1.3微米的具有大量纳米间隙的枝状银纳米盘，其采用种子诱导法制备的枝状核壳银纳米盘材料，优点是其枝状的盘表面具有大量较小的纳米间隙，在外来激发光的作用下，这些间隙内的局域电磁场会受到银表面等离激子体的激发，产生具有极高强度的SERS信号输出，本发明制备工艺简单，周期短，产量高，易于推广及大规模生产。

技术领域

本发明涉及材料工程及纳米技术领域，尤其是涉及一种具有SERS活性的枝状核壳银纳米盘材料及其制备方法和应用。

背景技术

在过去二十年中，由于具有单分子级别的检测灵敏度，表面增强拉曼散射（SERS）技术已经发展成为生命保健，环境监测和食品安全等领域的高效分析检测手段。要实现基于表面增强拉曼散射（SERS）技术的具有单分子级别的高灵敏度检测，一种较为有效地方式是构建具有大量间隙结构的贵金属基底材料。相比于传统的纳米材料，银纳米枝状材料具有更多的间隙和尖端结构，较大的表面积，较好的电导性，在SERS领域展现出良好的应用前景。然而，已知的银纳米枝状材料大多为类似的圣诞树形，由于其中的纳米树枝以树干作为中心向两侧进行延伸生长逐渐分离从而使得树枝间的间隙较大，不能产生足够的SERS热点区域，限制了其进一步的应用。因此，有必要利用先进的纳米制造技术制作新颖的具有大量较小的纳米间隙的银纳米枝状材料，以获得更好的SERS信号输出效果，实现高灵敏度的检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有极高强度的SERS信号输出的枝状核壳银纳米盘材料及其制备方法和应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种枝状核壳银纳米盘材料，该核壳纳米材料从内到外依次由银纳米球内核、聚合物中间层和枝状银纳米盘壳层组成，其中所述的银纳米球内核的直径为20纳米，所述的聚合物中间层为厚度10纳米的聚苯乙烯聚丙烯酸嵌段共聚物层，所述的枝状银纳米盘壳层为粒径0.8-1.3微米的具有大量纳米间隙的枝状银纳米盘。

上述枝状核壳银纳米盘材料的制备方法，包括以下步骤：

1）银纳米核的制备：将柠檬酸钠和硝酸银溶于水制成混合溶液，于室温下边剧烈搅拌边加入抗坏血酸，反应5分钟结束后，离心后收集沉淀，即得银纳米核；

2）银/聚合物核壳纳米材料的制备：取步骤1）制得的银纳米核加入到含有十二烷基硫醇和聚苯乙烯聚丙烯酸嵌段共聚物的二甲基甲酰胺水溶液中，并剧烈搅拌后置于油浴锅中，于110℃下加热2小时，之后缓慢降至室温，离心后收集沉淀，即得银/聚合物核壳纳米材料；

3）枝状核壳银纳米盘材料的制备：将步骤2）制得的银/聚合物核壳纳米材料溶于由柠檬酸钠、抗坏血酸和双氧水溶于水制成的混合液中，边搅拌边缓慢滴加硝酸银水溶液，于室温下反应1小时结束后，离心后收集沉淀，即得枝状核壳银纳米盘材料。

步骤1）具体为：将10-20毫克柠檬酸钠和30-60毫克硝酸银溶于50毫升水制成混合溶液，于室温下边剧烈搅拌边加入20-40毫克抗坏血酸，反应5分钟结束后，离心后收集沉淀，即得银纳米核。

步骤2）具体为：取步骤1）制得的全部银纳米核加入到含有0.05-0.1毫克十二烷基硫醇和0.5-1毫克聚苯乙烯聚丙烯酸嵌段共聚物的由900-1800微升二甲基甲酰胺和200-400微升去离子水组成的混合液中，并剧烈搅拌后置于油浴锅中于110℃下加热2小时，之后缓慢降至室温，离心后收集沉淀，即得银/聚合物核壳纳米材料。