[发明专利]磁性复合颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磁性复合颗粒及其制备方法和应用。该磁性复合颗粒为核壳卫星结构，包括银壳磁珠和金纳米棒，银壳磁珠表面通过聚（2‑乙烯吡啶）与金纳米棒结合；银壳磁珠是由锰铁氧体和连续包被在锰铁氧体上的银壳组成。磁性复合颗粒的制备方法包括（1）将银壳磁珠加入到聚（2‑乙烯吡啶）溶液中，超声处理，得到聚（2‑乙烯吡啶）修饰的银壳磁珠；（2）制备金纳米棒溶液；（3）将聚（2‑乙烯吡啶）修饰过的银壳磁珠与金纳米棒溶液混合，超声反应，得到磁性复合颗粒，可作为SERS增强基底的检测应用。本发明的磁性复合颗粒具有很好的磁响应能力和SERS性能，制备方法工艺简单、通用性强、适用性广。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及一种磁性复合颗粒及其制备方法和应用，具体涉及一种核壳卫星结构的磁性复合颗粒（AgMNP–AuNRs）及其制备方法和应用。

背景技术

由于纳米级粗糙的金属表面对吸附在上面的探针分子具有巨大的拉曼增强效应，因此表面增强拉曼光谱（SERS）是一种非常重要的、可以应用到小分子痕量检测的振动光谱分析技术。基于它的高灵敏以及指纹识别特性，SERS已经在很多领域得到了应用。SERS能够得到应用，甚至未来可以在临床诊断领域发挥作用的关键在于高性能SERS增强基底的可控制备。

在尺度为1～5nm的纳间隙处会形成SERS“热点”，处于SERS“热点”区域的探针分子的拉曼信号会被强烈的放大。目前，虽然已经有许多带有“热点”结构的SERS增强基底被报道，但是大多数已经被报道的SERS“热点”结构是零维，一维或者二维材料，SERS“热点”的密度和数量都比较有限。

在过去的几年间，将磁性内核和贵金属纳米颗粒复合在一起形成核壳卫星结构纳米复合颗粒来构筑SERS基底的方法，引起广泛的关注和研究。研究人员发现，这类基于磁性内核和贵金属纳米颗粒的复合物，相比传统的胶体类SERS基底具有一些独特的优势。第一，它们非常适合检测溶解在水中或者是乙醇中的化学物质，因为它们的超顺磁性保证了它们可以在外加磁场的作用下，对目标化学物质做到很好的富集，而不用经过离心过程，可以避免离心损失，甚至是离心导致的沉降。第二，在外加磁场的作用下，这类磁性基底可以团聚在一起，就会形成颗粒间的“热点”，从而进一步的增强SERS信号。在过去的十几年间有许多研究人员研究了这类核壳卫星结构的磁性复合颗粒的构筑方法。比如，有的学者通过化学键（Au-S）直接连接Fe₃O₄和金纳米颗粒来构筑Fe₃O₄–AuNPs磁性复合物。有的学者通过静电方法，利用带正电的Fe₃O₄来吸附带负电的金纳米颗粒来直接构筑这类Fe₃O₄–AuNPs磁性复合物。有的学者通过静电方法，利用PEI修饰的Fe₃O₄（带正电）来吸附PVP修饰的金纳米棒（带负电）构筑Fe₃O₄–AuNRs磁性复合物。但是，这类核壳卫星结构SERS增强基底的特点就是，磁性内核都没有SERS增强能力，只是充当磁核，SERS增强由外围连接的贵金属纳米颗粒保证，SERS增强效果有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有很好的磁响应能力和SERS性能的磁性复合颗粒，还提供一种制备时间短、工艺简单、通用性强、适用性广的磁性复合颗粒的制备方法，并相应提供上述磁性复合颗粒作为SERS增强基底的检测应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种磁性复合颗粒，所述磁性复合颗粒为核壳卫星结构，所述磁性复合颗粒包括银壳磁珠和金纳米棒，所述银壳磁珠为磁性复合颗粒的磁性内核，所述银壳磁珠表面通过聚（2-乙烯吡啶）与所述金纳米棒结合；所述银壳磁珠是由锰铁氧体和连续包被在锰铁氧体上的银壳组成。