[发明专利]一种五氧化二钽量子点及其制备方法

说明书

本发明涉及一种五氧化二钽量子点及其制备方法，所述Ta₂O₅量子点的颗粒尺寸＜5 nm，所述Ta₂O₅量子点具有表面增强拉曼散射活性。

技术领域

本发明涉及一种Ta₂O₅量子点及其制备方法，具体涉及一种用水热法制备粒径尺寸小于5nm的Ta₂O₅量子点(QD)表面增强拉曼散射(SERS)衬底及其制备方法，属于激光拉曼光谱和检测技术领域。

背景技术

表面增强拉曼散射光谱(Surface Enhancement Raman Scattering,SERS)是一种快速、无痕、高灵敏的光谱检测技术，它可以极大地增强吸附在具有高SERS活性的衬底表面上的分子的拉曼信号从而实现无损检测和特征分子识别的能力，被广泛应用于环境分析、艺术和考古研究、药物和爆炸物检测等领域。SERS有两个重要的增强机理，分别为电磁增强(EM)和化学增强(CM)。当由入射光激发的局部表面等离子体共振(LSPR)引起强烈的局部电磁场增强时，EM起作用，而CM则被认为是衬底材料和探针分子之间的电荷转移(CT)过程与入射光发生共振从而产生的拉曼信号的增强。

SERS衬底材料主要有两种，分别为贵金属和半导体。贵金属具有超敏的SERS增强能力，但其受到容易团聚从而稳定性重复性较差、制备流程复杂等缺点。半导体的SERS性能往往不如贵金属，但其具有种类多样、生物相容性好以及多功能等优点。半导体SERS性能的提高主要有两种途径，一种为尺寸量子化，另一种为元素掺杂。其中，量子点具有极大的比表面积，有利于半导体吸附更多的探针分子，同时其拓宽的能带结构有可能促进半导体-探针分子之间的电荷转移，提高半导体的SERS性能。

发明内容

为此，本发明旨在提出一种具有极小粒径的半导体SERS衬底Ta₂O₅ QD及其制备方法。

一方面，本发明提供了一种Ta₂O₅量子点(简称Ta₂O₅ QD)，所述Ta₂O₅量子点的颗粒尺寸＜5nm，所述Ta₂O₅量子点具有表面增强拉曼散射活性。

在本发明中，Ta₂O₅量子点具有极小粒径，颗粒尺寸＜5nm，具有量子尺寸效应。

较佳的，所述Ta₂O₅量子点的颗粒尺寸分布为≥1nm且＜5nm，优选平均粒径为2.39nm。

较佳的，所述Ta₂O₅量子点对于甲基紫分子的SERS检测极限为10^-7M。

另一方面，本发明提供了一种上述的Ta₂O₅量子点的制备方法，包括：

(1)将Ta(OH)₅粉末溶解在双氧水/氨水的混合液中，然后升温至55～70℃以除去多余H₂O₂，得到Ta前驱体溶液；

(2)将Si片置于所得Ta前驱体溶液中，在200～240℃下水热反应24～48小时，再经离心、洗涤和干燥，得到所述Ta₂O₅量子点。