[发明专利]一种用于SERS检测的纳米材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种用于SERS检测的纳米材料及其制备方法和用途，由内核、包覆于所述内核表面的中间层以及包覆于所述中间层表面的外壳组成，所述内核为银纳米球，所述中间层为二氧化钛层，所述外壳由银纳米颗粒聚集形成。基于本发明的用于SERS检测的纳米材料具有高SERS活性，高稳定性，且制备操作简单，重复性好。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种用于SERS检测的纳米材料及其制备方法和用途。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)效应是指在特殊制备的一些金属良导体表面或溶胶中,吸附分子的拉曼散射信号比普通拉曼散射信号增强的现象，表面增强拉曼散射光谱(SERS)具有指纹性质、超高检测灵敏度、无损检测和不受溶剂水的干扰等特点，在分析领域具有重要的应用价值。SERS增强机理有化学增强和电磁增强，其中，SERS中信号增强主要来自于光与金属之间的电磁增强作用，这种作用会通过等离子体共振激发使得激光场得到极大的增强。一般在金属结构的尖锐的边、角或金属粒子间形成的空隙处产生最强的电磁增强。比如具有尖锐角的银纳米立方体和纳米三角片、许多尖端的银或金纳米星等都是SERS性能优异的材料，但是制备上述形貌可控的纳米粒子，一般难度较大，工艺复杂。

发明内容

本发明解决的技术问题为：提供一种用于SERS检测的纳米材料及其制备方法和用途，基于本发明的用于SERS检测的纳米材料具有高SERS活性，高稳定性，且制备操作简单，重复性好。

本发明提供的具体解决方案包括如下步骤：

本发明提供了一种用于SERS检测的纳米材料，由内核、包覆于所述内核表面的中间层以及包覆于所述中间层表面的外壳组成，所述内核为银纳米球，所述中间层为二氧化钛层，所述外壳由银纳米颗粒聚集形成。

基于本发明的方案，具有如下有益效果：

(1)作为内核的粒径较大的银纳米球具有较高的SERS活性，且外层小粒径的银纳米粒子间形成的间隙也能产生高电磁增强，因此该复合材料具有高SERS活性。

(2)二氧化钛是一种物理和化学稳定性很高的材料，且具有优异的生物相容性，已经广泛用于催化，环境保护和生物传感等领域。在银纳米球表面包覆一层二氧化钛作为中间层，然后在其表面原位沉积银纳米粒子制备的复合材料，由于二氧化钛表面具有大量的羟基，使得该复合材料在多种溶剂中具有高稳定性。

进一步，所述内核的粒径为20～40nm，所述中间层的厚度为10-40nm，所述外壳的厚度为5-20nm，所述银纳米颗粒的粒径为5-20nm。

SERS中信号增强主要来自于光与银纳米颗粒以及银纳米球之间的电磁作用并通过等离子体共振激发使得激光场得到极大的增强，要产生这一现象，分子必须吸附在或者非常接近金属表面，该结构条件下的银@二氧化钛@纳米银结构能够产生高电磁增强，具有高SERS活性。

本发明还提供了一种如上所述的用于SERS检测的纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将银纳米球分散于120～200mL乙醇、乙腈和氨水混合溶液中得银纳米球分散液，纳米球分散液的浓度为0.05-0.25mg/mL，所述混合溶液中乙醇、乙腈与氨水的体积比为(200-300):(60-100)：1；

2)在搅拌条件下，在银纳米球分散液中滴加钛酸酯0.1-10ml，继续搅拌0.5～6h，得到核壳结构的以银纳米球为内核，二氧化钛为壳的核壳结构的复合材料银@二氧化钛纳米球；

3)将核壳结构的复合材料银@二氧化钛洗涤后分散于乙醇和正丁胺的混合液B中,加入硝酸银并溶解得到银@二氧化钛分散液，在50-80℃水浴中搅拌反应0.5-4h得到产物以银纳米球为内核，二氧化钛为中间层，以银纳米颗粒为外壳的产物银@二氧化钛@纳米银。

基于本发明的制备方法，具有如下有益效果：