[发明专利]一种银纳米棒/聚合物/银纳米片核壳纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种银纳米棒/聚合物/银纳米片核壳纳米材料及其制备方法和应用，特点是该核壳纳米材料由银纳米棒内核、聚合物包覆层和银纳米片外层三部分组成，其中聚合物包覆层为厚度10纳米的聚苯乙烯聚丙烯酸嵌段共聚物层；银纳米棒内核的长度为400纳米‑1.3微米，相应的银纳米片外层为边长120‑320纳米的不规则片状；或者银纳米棒内核的长度为175‑310纳米，相应的银纳米片外层为底边长510‑780纳米的门栓状且其半包裹银纳米棒内核，本发明采用种子诱导法制备的银纳米棒/聚合物/银纳米片核壳纳米材料，优点是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，尤其是涉及一种银纳米棒/聚合物/银纳米片核壳纳米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，如纳米棒，纳米立方体，纳米片和纳米星等。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。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银纳米棒/聚合物/银纳米片核壳纳米材料，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信号输出的银纳米棒/聚合物/银纳米片核壳纳米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：一种银纳米棒/聚合物/银纳米片核壳纳米材料，该核壳纳米材料由银纳米棒内核、包裹在银纳米棒表面的聚合物包覆层和位于包覆层表面的银纳米片外层三部分组成，其中所述的聚合物包覆层为厚度10纳米的聚苯乙烯聚丙烯酸嵌段共聚物层；所述的银纳米棒内核的长度为400纳米-1.3微米，相应的所述的银纳米片外层为边长120-320纳米的不规则片状；或者所述的银纳米棒内核的长度为175-310纳米，相应的所述的银纳米片外层为底边长510-780纳米的门栓状且其半包裹所述的银纳米棒内核。

上述银纳米棒/聚合物/银纳米片核壳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

1）银纳米棒的制备：将氯金酸、柠檬酸钠和硼氢化钠溶于去离子水中，混合搅拌10分钟后静置2小时得到金种子水溶液；将CTAB、氯金酸、硝酸银、抗坏血酸、盐酸和金种子溶液溶于去离子水中，混合搅拌1分钟后静止12小时后，离心得到金纳米双锥；将金纳米双锥、CTAC、硝酸银和抗坏血酸溶于去离子水中混合搅拌均匀后，于60℃下加热反应4小时，离心后收集沉淀，即得银纳米棒；

2）银纳米棒/聚合物核壳纳米材料的制备：取步骤1）制得的银纳米棒加入到含有拉曼分子2-萘硫酚和聚苯乙烯聚丙烯酸嵌段共聚物的二甲基甲酰胺去离子水混合溶液中，并剧烈搅拌后于110℃下加热2小时，之后缓慢降至室温，离心后收集沉淀，即得银纳米棒/聚合物核壳纳米材料；

3）银纳米棒/聚合物/银纳米片核壳纳米材料的制备：将步骤2）制得的银纳米棒/聚合物核壳纳米材料溶于由硝酸银和柠檬酸钠溶于水制成的混合液中，边搅拌边缓慢滴加抗坏血酸水溶液，于室温下反应1小时，反应结束后，离心后收集沉淀，即得银纳米棒/聚合物/银纳米片核壳纳米材料；