[发明专利]一种基于外延生长的核‑壳结构的银‑金纳米片及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，特别涉及一种基于外延生长的核-壳结构的银-金纳米片及其制备方法和应用。

背景技术

金、银具有优异的光学性质，这些性质源于其独特的表面等离子体共振性质，它们被广泛应用于多个领域，例如表面等离子体增强拉曼、表面等离子体共振增强荧光、光热治疗、生物成像、催化等领域。各向异性的金、银纳米片的表面等离子体共振吸收峰的位置可以被调节至近红外区域，这对于金、银在生物领域的应用至关重要，因为在这一光谱范围内生物组织、血液和水对光的吸收最小。

科学家在2001年制备出银纳米片，在这之后科学家对银纳米片的制备和光学性质进行了大量研究。银纳米片的制备方法具有多样化、高产量、简易等优点，而且银纳米片具有优异的光学性质，这些优点使银纳米片已经在一些领域显示出潜在的应用前景，但是由于银纳米片的不稳定性和生物毒性限制了银纳米片的广泛应用。

理论上在＞600nm的光谱范围内，金纳米片的光学性质与银纳米片的光学性质接近，优于金纳米颗粒的光学性质，金具有易功能化、良好的稳定性和生物相容性，但是金纳米片并没有得到广泛的研究和应用，这主要是由于金纳米片的制备存在较多问题，虽然碘离子可以提高金纳米片的产率，但是金纳米片仍然存在产率低、单分散性差等不足。简单高产的制备金纳米片的方法成为研究热点。

理论上，外延生长法可以将银纳米晶的优点和金的优点相互结合。金与银的晶格常数相差很小，金原子可以通过外延生长沉积于银纳米晶的表面，形成核-壳结构的银-金纳米晶。这种纳米晶具有多种性质和优点，例如金的稳定性、易功能化、良好的生物相容性和光学性质，银的多样性和优异的光学性质等。由于氯金酸的氧化还原电位比银的氧化还原电位高，氯金酸与银纳米晶之间会自发产生置换反应，形成金银合金化的纳米笼或纳米框架等结构，而这些结构的稳定性存在问题。科学家试图通过调节反应热力学和动力学可以抑制置换反应，使金原子通过外延生长的方法沉积于银纳米晶的表面，从而得到核-壳结构的银-金纳米晶。动力学调节主要包括调节反应体系的pH值和添金前驱体的速度等；热力学调节则主要是通过选择合适的配体降低金的氧化还原电位。但是这些方法依然存在不足，例如制备周期长、过程复杂、存在置换反应等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于外延生长的核-壳结构的银-金纳米片及其制备方法和应用，该方法能够使金原子在银纳米片表面外延生长，制得的核-壳结构银-金纳米片具有优异的稳定性和光学性质，在有机分子检测方面具有良好的应用前景。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于外延生长的核-壳结构的银-金纳米片的制备方法，包括以下步骤：

1)制备银纳米片溶液

将硝酸银加入水中，配制成硝酸银溶液，然后向其中依次加入柠檬酸三钠、双氧水和硼氢化钠水溶液，搅拌0.2～6h，得到银纳米片溶液；其中硝酸银、柠檬酸三钠、双氧水、硼氢化钠的摩尔比为1:(5～100):(50～1000):(1～50)；

2)制备金的前驱体溶液

将氯金酸、配体和pH调节剂加入水中，得到pH值为8～12的混合液，将混合液在4～80℃下静置0.5～72h，得到金的前驱体溶液；其中氯金酸与配体的摩尔比为1:(3～15)；

3)制备核-壳结构银-金纳米片

向金的前驱体溶液中加入水，配制成金的前驱体水溶液，然后向其中加入表面活性剂和还原剂，并加入乙腈或配体，使金的前驱体水溶液中的金元素、还原剂、表面活性剂、乙腈的摩尔比为1:(1～100):(1～1000):(100～20000)，或者使金的前驱体水溶液中的金元素、还原剂、表面活性剂、配体的摩尔比为1:(1～100):(1～1000):(1～100)，然后加入pH调节剂将pH值调至8～12，再加入银纳米片溶液，得到混合物，混合物中金元素与银元素的摩尔比为1:(1～6)，将混合物在4～80℃下静置反应0.5～72h，反应结束后将产物离心、洗涤，即得到核-壳结构的银-金纳米片。

所述步骤1)中硝酸银溶液的浓度为1×10^-5～1×10^-3mol/L；

所述步骤2)中混合液中氯金酸的浓度为1×10^-5～2×10^-1mol/L；

所述步骤3)中金的前驱体水溶液的浓度为1×10^-6～1×10^-2mol/L。