CN109807323B - 一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109807323B CN109807323B CN201910038923.9A CN201910038923A CN109807323B CN 109807323 B CN109807323 B CN 109807323B CN 201910038923 A CN201910038923 A CN 201910038923A CN 109807323 B CN109807323 B CN 109807323B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silver
- flower
- shell
- core
- silicon dioxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
本发明公开了一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料及其制备方法和应用，特点是该核壳材料由银立方体纳米颗粒内核和花状介孔二氧化硅壳两部分组成，制备方法包括将硝酸银水溶液、十六烷基三甲基溴化铵水溶液和葡萄糖水溶液混合搅拌均匀加入到水热反应釜中，加热反应后，离心收集沉淀即得银立方体纳米颗粒的步骤；银立方体纳米颗粒溶于由水、乙醇、十六烷基三甲基溴化铵和氨水组成的混合溶液中，搅拌后加入4‑巯基苯乙酸乙醇溶液和聚丙烯酸乙醇溶液，搅拌后加入正硅酸乙酯，反应6小时结束后，离心后收集沉淀即可的步骤，优点是具有良好的稳定性和生物相容性，介孔结构可以负载更多的拉曼分子，增强表面拉曼散射信号强度。
Description
技术领域
本发明涉及材料工程及纳米技术领域，尤其是涉及一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料及其制备方法和应用。
背景技术
由于具有极大的电磁增强倍率和较高的光谱强度，表面增强拉曼散射光谱在化学反应识别、生物医学成像、环境检测、食品安全和免疫探测等领域获得了广泛的应用。研究表明，表面增强拉曼散射相对于普通的拉曼散射其信号增强的倍率最高可达1010或更高量级。如此高的增强倍率使得基于表面增强拉曼散射的检测技术能够获得极低的检测极限。目前，针对表面增强拉曼散射的机理解释具有一些争议，两种认可度较高的机理分别为化学增强机理，主要为电荷传递，以及电磁增强机理。依据电磁机理，要获得较高的信号增强倍率就需要构筑电磁“热点”，如在临近的纳米颗粒间制作一纳米左右的间隙，构筑粗糙表面以及制作三维枝状材料。其中在与分子直接接触的纳米材料表面设计制作粗糙结构对提高表面增强拉曼散射的强度尤为重要。但是，到目前为止，科研人员多把关注的焦点放在贵金属纳米材料表面粗糙度的提高上，很少关注其他材料表面粗糙度对表面增强拉曼散射信号的影响。因此，采用先进的纳米制造技术制作新颖的银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料，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信号输出的银立方体/花状二氧化硅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：一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料，该核壳材料由银立方体内核和花状介孔二氧化硅壳层两部分组成，其中内核为边长40-50纳米的银立方体纳米颗粒，壳层为粒径41-53纳米的二瓣到三瓣花状介孔二氧化硅壳层。
上述银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
1）银立方体纳米颗粒的制备：将硝酸银水溶液、十六烷基三甲基溴化铵水溶液和葡萄糖水溶液混合搅拌均匀加入到水热反应釜中，于120摄氏度加热反应8小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体纳米颗粒；
2）银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的制备：取步骤1）制得的银立方体纳米颗粒溶于由水、乙醇、十六烷基三甲基溴化铵和氨水组成的混合溶液中，搅拌10分钟后，于室温下边剧烈搅拌边快速加入4-巯基苯乙酸乙醇溶液和聚丙烯酸乙醇溶液，搅拌10分钟后，加入正硅酸乙酯，反应6小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料。
步骤1）具体为：将10-20毫升浓度为5毫摩尔每毫升的硝酸银水溶液、10-20毫升浓度为50毫摩尔每毫升的十六烷基三甲基溴化铵水溶液和20-40毫升浓度为1.5毫摩尔每毫升的葡萄糖水溶液混合搅拌均匀加入水热反应釜中，于120摄氏度加热反应8小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体纳米颗粒。
步骤2）具体为：取步骤1）制得的银立方体纳米颗粒溶于由3-10毫升水、1.8-6毫升乙醇、6-20毫克十六烷基三甲基溴化铵和30-100微升氨水组成的混合溶液中，搅拌10分钟后，于室温下边剧烈搅拌边快速加入20-40微升浓度为0.005毫摩尔每毫升的4-巯基苯乙酸乙醇溶液和20-40微升浓度为0.0001毫摩尔每毫升的聚丙烯酸乙醇溶液，搅拌10分钟后，加入30-100微升正硅酸乙酯，反应6小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料。
步骤1）-2）中离心速度为6000-12000转/分钟，离心时间为5-10分钟。
上述银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料在增强SERS信号输出方面的应用。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明首次公开了一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料，该核壳材料由银立方体内核和花状介孔二氧化硅壳两部分组成，使得这种材料具有良好的稳定性和生物相容性。特别是其外壳由具有新颖花状表面的介孔二氧化硅层组成，使得待测分子易于吸附到材料表面并进入介孔之中，使得这种结构能够富集大量的待测分子，并且这种粗糙的表面结构在外来激发光作用下可以产生大量的电磁热点区域，导致SERS信号的增强，从而获得较强的表面增强拉曼散射的信号强度。
附图说明
图1为本发明实施例1中制备的银立方体纳米颗粒的透射电子显微镜照片；
图2为本发明实施例1中制备的银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的透射电子显微镜照片；
图3为利用本发明实施例1中制备的银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的拉曼检测结果；
图4为本发明实施例2中制备的银立方体纳米颗粒的透射电子显微镜照片；
图5为本发明实施例2中制备的银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的透射电子显微镜照片；
图6为利用本发明实施例2中制备的银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的拉曼检测结果；
图7为本发明实施例3中制备的银立方体纳米颗粒的透射电子显微镜照片；
图8为本发明实施例3中制备的银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的透射电子显微镜照片；
图9为利用本发明实施例3中制备的银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的拉曼检测结果。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。实施例中使用的拉曼光谱检测仪inVia reflex购自英国雷尼绍公司，激光功率为10毫瓦，积分时间为5000毫秒。
实施例1
一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料制备方法，包括以下步骤：
1、银立方体纳米颗粒的制备：将10毫升硝酸银水溶液（浓度为5毫摩尔每毫升）、10毫升十六烷基三甲基溴化铵水溶液（浓度为50毫摩尔每毫升）和20毫升葡萄糖水溶液（浓度为1.5毫摩尔每毫升）混合搅拌均匀加入水热反应釜中，于120摄氏度加热反应8小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体纳米颗粒；
2、银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的制备：取步骤1）制得的银立方体纳米颗粒溶于由3毫升水、1.8毫升乙醇、6毫克十六烷基三甲基溴化铵和30微升氨水组成的混合溶液中，搅拌10分钟后，于室温下边剧烈搅拌边快速加入20微升4-巯基苯乙酸乙醇溶液（浓度为0.005毫摩尔每毫升）和20微升聚丙烯酸乙醇溶液（浓度为0.0001毫摩尔每毫升），搅拌10分钟后，加入30微升正硅酸乙酯，反应6小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料。
本实施例中制备的核壳纳米材料由银立方体纳米颗粒内核和两瓣花状介孔二氧化硅壳层组成，其中，内核边长为50纳米，壳层粒径为53纳米。
图1显示出本实施例中制备的银立方体纳米颗粒的透射电子显微镜照片。
图2显示出本实施例中制备的银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的透射电子显微镜照片。从图2可以看出，所制备的纳米材料为核壳结构，其花状二氧化硅壳层表面具有大量介孔，孔隙为2到3纳米。
图3为利用上述方法制备得到的银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料检测分子2-萘硫酚的拉曼光谱图。从图3可以看出，该核壳纳米材料具有良好的SERS信号增强效应，其在1064 cm-1 处的拉曼信号强度达到1630。
实施例2
一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料制备方法，包括以下步骤：
1、银立方体纳米颗粒的制备：将15毫升硝酸银水溶液（浓度为5毫摩尔每毫升）、15毫升十六烷基三甲基溴化铵水溶液（浓度为50毫摩尔每毫升）和30毫升葡萄糖水溶液（浓度为1.5毫摩尔每毫升）混合搅拌均匀后加入到水热反应釜中，于120摄氏度加热反应8小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体纳米颗粒；
2、银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的制备：取步骤1）制得的银立方体纳米颗粒溶于由5毫升水、3毫升乙醇、10毫克十六烷基三甲基溴化铵和50微升氨水组成的混合溶液中，搅拌10分钟后，于室温下边剧烈搅拌边快速加入30微升4-巯基苯乙酸乙醇溶液（浓度为0.005毫摩尔每毫升）和30微升聚丙烯酸乙醇溶液（浓度为0.0001毫摩尔每毫升），搅拌10分钟后，加入50微升正硅酸乙酯，反应6小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料。
本实施例中制备的核壳纳米材料由银立方体颗粒内核和介于二至三瓣的花状介孔二氧化硅壳层组成，其中，内核边长为45纳米，壳层粒径为43纳米。
图4显示出本实施例中制备的银立方体纳米颗粒的透射电子显微镜照片。
图5显示出本实施例中制备的银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的透射电子显微镜照片。从图2可以看出，所制备的纳米材料为核壳结构，其花状二氧化硅壳层表面具有大量介孔，孔隙为2到3纳米。
图6为利用上述方法制备得到的银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料检测分子2-萘硫酚的拉曼光谱图。从图6可以看出，该核壳纳米材料具有良好的SERS信号增强效应，其在1064 cm-1 处的拉曼信号强度达到1927。
实施例3
一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料制备方法，包括以下步骤：
1、银立方体纳米颗粒的制备：将20毫升硝酸银水溶液（浓度为5毫摩尔每毫升）、20毫升十六烷基三甲基溴化铵水溶液（浓度为50毫摩尔每毫升）和40毫升葡萄糖水溶液（浓度为1.5毫摩尔每毫升）混合搅拌均匀后加入到水热反应釜中，于120摄氏度加热反应8小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体纳米颗粒；
2、银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的制备：取步骤1）制得的银立方体纳米颗粒溶于由10毫升水、6毫升乙醇、20毫克十六烷基三甲基溴化铵和100微升氨水组成的混合溶液中，搅拌10分钟后，于室温下边剧烈搅拌边快速加入40微升4-巯基苯乙酸乙醇溶液（浓度为0.005毫摩尔每毫升）和40微升聚丙烯酸乙醇溶液（浓度为0.0001毫摩尔每毫升），搅拌10分钟后，加入100微升正硅酸乙酯，反应6小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料。
本实施例中制备的核壳纳米材料由银立方体颗粒内核和三瓣花状介孔二氧化硅壳层组成，其中内核边长为40纳米，壳层粒径为41纳米。
图7显示出本实施例中制备的银立方体纳米颗粒的透射电子显微镜照片。
图8显示出本实施例中制备的银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的透射电子显微镜照片。从图可以看出，所制备的纳米材料为核壳结构，其花状二氧化硅壳层表面具有大量介孔，孔隙为2到3纳米。
图9为利用上述方法制备得到的银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料检测分子2-萘硫酚的拉曼光谱图。从图9可以看出，该核壳纳米材料具有良好的SERS信号增强效应，其在1064 cm-1 处的拉曼信号强度达到1141。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的制备方法，该核壳材料由银立方体内核和花状介孔二氧化硅壳层两部分组成，其中内核为边长40-50纳米的银立方体纳米颗粒，壳层为粒径41-53纳米的二瓣到三瓣花状介孔二氧化硅壳层，其特征在于包括以下步骤：
1）银立方体纳米颗粒的制备：将硝酸银水溶液、十六烷基三甲基溴化铵水溶液和葡萄糖水溶液混合搅拌均匀加入到水热反应釜中，于120摄氏度加热反应8小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体纳米颗粒；
2）银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的制备：取步骤1）制得的银立方体纳米颗粒溶于由水、乙醇、十六烷基三甲基溴化铵和氨水组成的混合溶液中，搅拌10分钟后，于室温下边剧烈搅拌边快速加入4-巯基苯乙酸乙醇溶液和聚丙烯酸乙醇溶液，搅拌10分钟后，加入正硅酸乙酯，反应6小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤1）具体为：将10-20毫升浓度为5毫摩尔每毫升的硝酸银水溶液、10-20毫升浓度为50毫摩尔每毫升的十六烷基三甲基溴化铵水溶液和20-40毫升浓度为1.5毫摩尔每毫升的葡萄糖水溶液混合搅拌均匀加入水热反应釜中，于120摄氏度加热反应8小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体纳米颗粒。
3.根据权利要求2所述的一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤2）具体为：取步骤1）制得的银立方体纳米颗粒溶于由3-10毫升水、1.8-6毫升乙醇、6-20毫克十六烷基三甲基溴化铵和30-100微升氨水组成的混合溶液中，搅拌10分钟后，于室温下边剧烈搅拌边快速加入20-40微升浓度为0.005毫摩尔每毫升的4-巯基苯乙酸乙醇溶液和20-40微升浓度为0.0001毫摩尔每毫升的聚丙烯酸乙醇溶液，搅拌10分钟后，加入30-100微升正硅酸乙酯，反应6小时结束后，离心后收集沉淀，即得银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料。
4.根据权利要求3所述的一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤1）-2）中离心速度为6000-12000转/分钟，离心时间为5-10分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910038923.9A CN109807323B (zh) | 2019-01-16 | 2019-01-16 | 一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910038923.9A CN109807323B (zh) | 2019-01-16 | 2019-01-16 | 一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109807323A CN109807323A (zh) | 2019-05-28 |
| CN109807323B true CN109807323B (zh) | 2021-03-02 |
Family
ID=66604305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910038923.9A Active CN109807323B (zh) | 2019-01-16 | 2019-01-16 | 一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109807323B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110339854A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-10-18 | 南京邮电大学 | 一种氰基调制的p-n同质结氮化碳@立方体银纳米复合材料及其制备方法 |
| CN110658176B (zh) * | 2019-09-04 | 2021-10-29 | 宁波工程学院 | 二氧化硅纳米星复合材料的功能化砂纸及其制备方法 |
| CN111084192A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-05-01 | 江西省东鹏鞋业有限公司 | 一种制鞋材质用的球形Ag/SiO2微纳米复合材料制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101069930A (zh) * | 2007-06-15 | 2007-11-14 | 北京化工大学 | 一种银/二氧化硅核壳结构纳米颗粒制备方法 |
| CN104827029A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-08-12 | 厦门大学 | 一种壳层隔绝银纳米粒子的合成方法 |
| CN106041119A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-10-26 | 西安交通大学 | 刺状、花瓣状粗糙表面金银合金纳米材料的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9943826B2 (en) * | 2013-09-26 | 2018-04-17 | Regents Of The University Of Minnesota | Porous silica having high pore volume and methods of making and using same |
-
2019
- 2019-01-16 CN CN201910038923.9A patent/CN109807323B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101069930A (zh) * | 2007-06-15 | 2007-11-14 | 北京化工大学 | 一种银/二氧化硅核壳结构纳米颗粒制备方法 |
| CN104827029A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-08-12 | 厦门大学 | 一种壳层隔绝银纳米粒子的合成方法 |
| CN106041119A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-10-26 | 西安交通大学 | 刺状、花瓣状粗糙表面金银合金纳米材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 多形态二氧化硅微球及其荧光胶体复合粒子的制备和表征;王珊珊;《CNKI中国知网硕博士数据库》;20120930;32页-37页 * |
| 贵金属/介孔氧化硅核—壳复合材料的合成、性质与应用;杨建平;《CNKI中国知网硕博士数据库》;20150228;108页-109页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109807323A (zh) | 2019-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109807323B (zh) | 一种银立方体/花状二氧化硅核壳纳米材料及其制备方法和应用 | |
| Yi et al. | One-step synthesis of dendritic gold nanoflowers with high surface-enhanced Raman scattering (SERS) properties | |
| Hunyadi et al. | Bimetallic silver–gold nanowires: fabrication and use in surface-enhanced Raman scattering | |
| He et al. | Optimizing gold nanostars as a colloid-based surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrate | |
| Jiang et al. | Improvement on controllable fabrication of streptavidin-modified three-layer core–shell Fe3O4@ SiO2@ Au magnetic nanocomposites with low fluorescence background | |
| Zhan et al. | A study of mesoporous silica-encapsulated gold nanorods as enhanced light scattering probes for cancer cell imaging | |
| CN103990812B (zh) | 一种表面增强拉曼基底的制备方法 | |
| Wang et al. | Spectroscopic and microscopic investigation of gold nanoparticle nucleation and growth mechanisms using gelatin as a stabilizer | |
| Povolotskaya et al. | Hybrid nanostructures: synthesis, morphology and functional properties | |
| CN105689701B (zh) | 一种蛋黄-蛋壳结构的Au@Cu2O纳米复合材料的快速制备方法 | |
| Huang et al. | Trapping iron oxide into hollow gold nanoparticles | |
| CN106323935B (zh) | 一种核-壳-卫星三维结构的磁性复合sers基底及其制备方法 | |
| Long et al. | Preparation of stable core–shell dye adsorbent Ag-coated silica nanospheres as a highly active surfaced-enhanced Raman scattering substrate for detection of Rhodamine 6G | |
| Li et al. | Synthesis and application of homogeneous Fe 3 O 4 core/Au shell nanoparticles with strong SERS effect | |
| CN106556586A (zh) | 一种核壳结构的复合粒子sers活性基底及其制备方法 | |
| CN107189317B (zh) | 一种银/聚合物/银/石墨烯核壳纳米蘑菇材料及其制备方法和应用 | |
| Bhana et al. | Synthesis and properties of near infrared-absorbing magnetic–optical nanopins | |
| Borodina et al. | Kinetics and mechanism of the interaction between HAuCl 4 and rutin | |
| CN113770372A (zh) | 一种金纳米颗粒聚集体材料的制备方法 | |
| CN108568518B (zh) | 一种制备合金纳米颗粒的方法 | |
| Szczeszak et al. | Synthesis, photophysical analysis, and in vitro cytotoxicity assessment of the multifunctional (magnetic and luminescent) core@ shell nanomaterial based on lanthanide-doped orthovanadates | |
| Ansari et al. | Synthesis of water-soluble luminescent LaVO 4: Ln 3+ porous nanoparticles | |
| CN108637269B (zh) | 一种具有五重孪晶结构的金纳米双棱锥及其制备方法 | |
| Huang et al. | Controlled epitaxial growth of mesoporous silica/gold nanorod nanolollipops and nanodumb-bells | |
| CN113084192A (zh) | 一种常温下一步合成金纳米星的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |