[发明专利]一种金/银/聚合物/银纳米片核壳材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种金/银/聚合物/银纳米片核壳材料及其制备方法，特点是该核壳纳米材料依次由金纳米内核、银第二层、聚合物第三层和银壳四部分组成，其中，内核为粒径30‑60纳米的金纳米颗粒，第二层为厚度5‑20纳米的银层，第三层为厚度10‑15纳米的聚苯乙烯聚丙烯酸嵌段共聚物层，最外层为粒径350‑500纳米的银纳米片壳层，其采用种子诱导法制备，具有新颖的四层核壳结构，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。

技术领域

本发明涉及材料工程及纳米技术领域，尤其是涉及一种金/银/聚合物/银纳米片核壳材料及其制备方法。

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，贵金属纳米材料其光学性质特别是表面等离子体共振吸收光谱强烈依赖于其结构和形貌。因此，人们已经采用多种表面活性剂利用不同的湿法化学方法合成了具有各种形貌的贵金属纳米颗粒，如球形、立方体形、棒形、双锥形和海胆形等。通过改变这些贵金属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，单独的贵金属纳米颗粒，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贵金属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，这些贵金属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金/银/聚合物/银纳米片核壳材料，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信号输出的金/银/聚合物/银纳米片核壳材料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种金/银/聚合物/银纳米片核壳材料，该核壳材料从内到外依次由金纳米内核、银第二层、聚合物第三层和银壳四部分组成，其中，内核为粒径30-60纳米的金纳米颗粒，第二层为厚度5-20纳米的银层，第三层为厚度10-15纳米的聚苯乙烯聚丙烯酸嵌段共聚物层，最外层为粒径350-500纳米的银纳米片壳层。

上述金/银/聚合物/银纳米片核壳材料的制备方法，包括以下步骤：

1)金纳米核的制备：将氯金酸水溶液加热至100度，待温度稳定后边剧烈搅拌边加入柠檬酸钠水溶液，反应20分钟结束后，离心后收集沉淀，即得金纳米核；

2)金/银核壳纳米材料的制备：取步骤1)制得的金纳米核，于室温下边剧烈搅拌边依次快速加入4-疏基苯甲酸溶液和氢氧化钠溶液，静置2小时后，边剧烈搅拌边逐次加入水合肼溶液和硝酸银溶液，反应12小时结束后，离心后收集沉淀，即得金/银核壳纳米材料；

3)金/银/聚合物核壳纳米材料的制备：取步骤2)制得的金/银核壳纳米材料加入到含有分子2-二棕榈酰-sn-甘油基-3-乙基磷酸胆碱(钠盐)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，即得金/银/聚合物核壳纳米材料；

4)金/银/聚合物/银纳米片核壳材料的制备：将步骤3)制得的金/银/聚合物核壳纳米材料溶于由抗坏血酸和柠檬酸钠溶于水制成的混合液中，边搅拌边缓慢滴加硝酸银，于室温下反应1小时，反应结束后，离心后收集沉淀，即得金/银/聚合物/银纳米片核壳材料。