[发明专利]一种核壳银纳米三角片材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种核壳银纳米三角片材料及其制备方法，特点是该核壳纳米材料由银纳米球内核、包裹在银纳米球表面的聚合物中间层和包裹在聚合物中间层表面的银纳米三角片壳层三层组成，其中银纳米颗粒内核为直径20纳米的银纳米球体或者直径30‑45纳米的银纳米立方体，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，银纳米三角片壳层外壳的边长为165‑460纳米，其采用种子诱导法制备，具有内外两层贵金属银纳米颗粒，优点是在外来激发光的作用下，它们产生的表面局域电磁场之间能够发生相互耦合作用，产生具有极高强度的SERS信号输出，其制备工艺简单，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，尤其是涉及一种核壳银纳米三角片材料及其制备方法。

背景技术

在过去二十年中，由于具有单分子级别的灵敏度，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。在各种SERS材料中，贵金属纳米材料的优势在于其表面等离子体共振(LSPR)能够诱导产生极强的局域电磁场，表现出优异的增强特性。在这些贵金属纳米材料中，银以其较好的增强特性和简单制备工艺脱颖而出。通过使用多种类型的表面活性剂，人们已经制备了具有多种多样的银纳米材料，如如球形、立方体形、棒形、双锥形和海胆形等。通过改变这些银纳米材料的结构和形貌，人们可以有效地调节其表面等离子体特性获得较为优异的光学性质。但是，由于其中不含有纳米间隙，单独的银纳米颗粒，其SERS信号通常太弱而不能用于单分子检测。同时，SERS纳米探针的效率和可靠性常常受到配体解离或交换的损害。并且暴露于空气中的银纳米材料极易被氧化，难以将其用于制作长效稳定的SERS衬底。因此，这些银纳米材料的实际应用受到严重的限制。另外，除了高强度的输出信号，其他性能如信号的均匀性和稳定性对于SERS衬底的实际应用也至关重要。因此，采用先进的纳米制造技术制作新颖的核壳银纳米三角片材料，以获得更好的SERS性能是当前检测领域亟需解决的技术问题。

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信号输出的核壳银纳米三角片材料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种核壳银纳米三角片材料，该核壳纳米材料从内到外依次由银纳米颗粒内核、聚合物中间层和银纳米三角片壳层组成，其中所述的银纳米颗粒内核为直径20纳米的银纳米球体或者边长30-45纳米的银纳米立方体，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，所述的银纳米三角片壳层的边长为165-460纳米。

上述核壳银纳米三角片材料的制备方法，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，即得银纳米球核；或者将乙二醇溶液预先加热到150℃，待温度稳定后，在缓慢搅拌下，依次向溶液中加入硫氢化钠、质量分数为38％的盐酸、聚乙烯吡咯烷酮和三氟乙酸银，反应20-30分钟结束后，离心并依次用丙酮和乙醇清洗后收集沉淀，即得银纳米立方体核；

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)核壳银纳米三角片材料的制备：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，即得核壳银纳米三角片材料。

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，即得银纳米球核。