[发明专利]一种三维空心二硫化钼@金纳米颗粒及制备方法

说明书

本发明属于功能性复合纳米材料技术领域，涉及一种三维空心二硫化钼@金纳米颗粒及制备方法。制备方法为：首先采用水热法制备上转换微米棒，成分为NaYF₄：Yb/Er；然后采用稀盐酸去除微米棒表面配体；将无配体的上转换微米棒水溶液、四硫代钼酸铵和乙二胺四乙酸二钠混合至均匀，并在220℃反应釜中反应12小时，得到NaYF₄：Yb/Er@MoS₂；将NaYF₄：Yb/Er@MoS₂、聚乙烯吡咯烷酮与HAuCl₄水溶液反应，得到三维空心二硫化钼@金纳米颗粒结构。本发明操作简单、制备成本低，可实现三维复合结构的均一、稳定的合成，可以投入实际生产。该制备方法亦可通过简单调整而获取不同尺寸、不同过渡金属硫化物、不同金属颗粒之间的组合，所得颗粒在光电探测、分子检测及光催化领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于复合纳米材料技术领域，涉及一种三维空心二硫化钼@金纳米颗粒及制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近些年研究中，以二硫化钼为代表的过渡金属硫化物二维材料因优异的理化性质及在电子/光电器件、传感器、能量存储、锂电等方面的潜在应用而引起了广泛的关注。MoS₂是二维层状结构，每一层由S-Mo-S通过共价键构成，层与层之间通过较弱的范德华力相结合，因此可以通过剥离、超声等方法破坏层与层之间的范德华力从而形成单层或少层的MoS₂纳米片。具有纳米尺度的层状MoS₂具有比表面积大、活性位点多、带隙可调等性质。在实际应用过程中，二维层状MoS₂纳米片很容易堆积，使得活性位点减少。为了解决这一问题，可以将二维纳米片组装成三维结构，充分实现二维纳米材料的优势；另外，还可以在三维模板上生长MoS₂，将所依附的模板刻蚀掉后，形成中空的纳米三维结构的MoS₂。Lou等人以MnCO₃立方块为模板，通过水热法将MoS₂纳米片生长在MnCO₃立方块上，形成MnS@MoS₂核壳结构，并通过酸洗的方法将内部MnS刻蚀掉，获得分层MoS₂空心立方块。总而言之，构筑三维结构是在实际应用中维持其纳米尺度特点的一种重要方式。

另一方面，金纳米颗粒通过与入射光场作用可产生电磁场调控、光热等效应。电磁波入射金属时，金属表面自由电子发生集体振荡，如果震荡沿着金属表面传播的纵波，则称为传导的表面等离激元，如果振荡局域在结构表面或间隙中，称为局域表面等离激元。局域表面等离激元能将入射光的能量集中到金属表面或附近，有效增强这些位置的电磁场。由金纳米颗粒带来的局域增强的电场因此可增强光吸收、光与物质作用的强度等。局域表面等离激元强度和消峰位置与金属材质、颗粒尺寸和形貌均有重要关系，金纳米颗粒在可见光至近红外光范围内存在可调谐的电场增强效应，同时其化学稳定性较好，因而得到广泛关注。

将金纳米颗粒与二硫化钼形成复合结构可同时利用二者的特点发挥效用。例如金纳米颗粒和二硫化钼都已被证实具有表面拉曼增强效果，金纳米颗粒增强因子高，但是容易破坏生物分子结构、可再现性较差，而二硫化钼具有抑制荧光和生物兼容性好的特点，但是增强因子低。已有多篇成果报道了金纳米颗粒与二硫化钼复合之后对拉曼增强效果的提升。需要指出的是，这些报道多采用化学气相沉积或剥离法先得到硫化钼纳米片，进而与金纳米颗粒复合。目前为止，利用湿化学法形成复合结构的报道还很少，特别是尚未有管状结构在金颗粒形成过程中直接进行复合的报道，也鲜有该类复合结构在其他领域应用的研究，尽管原理可行。基于以上现状，本发明提出一种复合型微米颗粒及制备方法，其结构为NaYF₄：Yb/Er@MoS₂@Au，以上转换为模板通过水热法合成得到，并且通过控制柠檬酸钠用量可选择是否一步得到中空结构，这种复合结构微米颗粒在分子检测、光电响应、光催化、电催化领域均具备应用前景。