CN109827945B - 一种高SERS活性Ag/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法 - Google Patents

一种高SERS活性Ag/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109827945B
CN109827945B CN201910149418.1A CN201910149418A CN109827945B CN 109827945 B CN109827945 B CN 109827945B CN 201910149418 A CN201910149418 A CN 201910149418A CN 109827945 B CN109827945 B CN 109827945B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
mxene
sodium citrate
composite material
silver nitrate
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
Application number
CN201910149418.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109827945A (zh
Inventor
鲁颖炜
杨英英
仲洪海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei University of Technology filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN201910149418.1A priority Critical patent/CN109827945B/zh
Publication of CN109827945A publication Critical patent/CN109827945A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109827945B publication Critical patent/CN109827945B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有高SERS活性的Ag/MXene‑Ti3C2复合材料的制备方法，是以柠檬酸钠和MXene‑Ti3C2为还原剂，在室温下将柠檬酸钠、聚乙烯吡咯烷酮溶液依次加入硝酸银溶液，待混合均匀后再将MXene‑Ti3C2溶液加入到混合液中，水浴后得到Ag/MXene‑Ti3C2复合材料。本方法操作简单、成本低廉，制备的Ag/MXene‑Ti3C2复合材料能够作为基底增强探针分子拉曼信号，且增强效果优异其增强因子可达2.24×105。

Description

一种高SERS活性Ag/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属纳米颗粒/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法，具体地说是一种具有高SERS活性的Ag/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法。
背景技术
MXene-Ti3C2是近年来继石墨烯之后兴起的另一种具有优异光学性质的二维材料，它除了具有极高的光学透过率外，还被证明在可见光区具有局域表面等离子特性，能够增强局部电磁场，因而可应用于表面增强拉曼(SERS)探测领域。与纳米贵金属/石墨烯复合材料相比，纳米贵金属/MXene-Ti3C2复合材料在可见光区具有更优异的局域表面等离子性质(近场增强能力更强、表面等离激元传输损失更低)，因而在光谱检测领域具有更大的应用潜力。
目前，制备银/石墨烯复合材料的方法很多，但是制备金属纳米颗粒/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法却鲜有报道。目前仅见Satheeshkumar.E等人通过一步还原法制备了Ag、Au 和Pd/MXene-Ti3C2的复合材料(参见：Scientific Reports.2016,6,32049.)，但是该结构中Ag 纳米颗粒在MXene-Ti3C2片层上分布不均匀导致其SERS性能不佳。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种具有高SERS活性的Ag/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法。本方法操作简单、成本低廉，制备的Ag/MXene-Ti3C2复合材料能够作为基底增强探针分子拉曼信号，且增强效果优异。
本发明具有高SERS活性的Ag/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法，是采用双还原法，以柠檬酸钠和MXene-Ti3C2为还原剂，在室温下将柠檬酸钠、聚乙烯吡咯烷酮溶液依次加入硝酸银溶液中，待混合均匀后再将MXene-Ti3C2溶液加入到混合液中，在一定温度下水浴反应，得到Ag/MXene-Ti3C2复合材料。具体包括如下步骤：
步骤1：将MXene-Ti3C2溶液超声分散1h，然后在离心机中以3500rpm转速离心1h，取上层清液备用；将固体硝酸银溶于超纯水中，配制获得硝酸银溶液，备用；将固体二水柠檬酸钠溶于超纯水中，配制获得柠檬酸钠溶液，备用；将固体聚乙烯吡咯烷酮溶于超纯水，配制获得聚乙烯吡咯烷酮溶液，备用；
步骤2：将硝酸银溶液、柠檬酸钠溶液、聚乙烯吡咯烷酮溶液依次加入反应器中，在室温下混合均匀；
步骤3：将MXene-Ti3C2溶液加入到步骤2获得的混合溶液中，搅拌均匀后水浴反应，反应结束后洗涤并干燥，得到Ag/MXene-Ti3C2复合材料。
步骤1中，所述MXene-Ti3C2溶液的浓度为0.01-50mg/mL；所述硝酸银溶液的浓度为0.5-50mg/mL；所述柠檬酸钠溶液的浓度为5-50mg/mL；所述聚乙烯吡咯烷酮溶液的浓度为5-50mg/mL。
步骤3中，水浴温度为50-70℃，水浴时间为24-45h。
本发明中，Na3C6H5O7是一种较弱的还原剂，其作为保护剂保护Ag纳米颗粒的晶种附着在Ti3C2Tx纳米片还原生长。Ti3C2Tx是作为复合材料的一种原料被添加，它本身具有较弱的还原性。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明通过使用双还原剂(柠檬酸钠和MXene-Ti3C2)制备Ag/MXene-Ti3C2复合材料，其操作简便、成本低廉，且很好的利用了MXene-Ti3C2的还原性能，避免了强还原剂的使用。
2、本发明制备的Ag/MXene-Ti3C2复合材料作为活性基底能应用于增强探针分子的拉曼信号，且增强效果优异。
附图说明
图1为实施例1-5中制备Ag/MXene-Ti3C2复合材料合成的流程图。
图2为实施例1中制备的Ag/MXene-Ti3C2复合材料的XRD图谱(a)和透射电子显微镜照片(b)。
图3为实施例1中制备的Ag/MXene-Ti3C2复合材料的SERS性能表征图谱。
图4为实施例3中制备的Ag/MXene-Ti3C2复合材料的场发射扫描电子显微镜照片。
图5为实施案例5中制备的Ag/MXene-Ti3C2复合材料的XRD图谱。
具体实施方式
实施例1：
1、将MXene-Ti3C2溶液在超声器中超声1h，以3500rpm转速离心1h，取5mL上层清液，备用；
将95.7mg硝酸银溶于25mL水中，配成溶液，备用；
将295mg二水柠檬酸钠溶于25mL水中，配成溶液，备用；
将500mg聚乙烯吡咯烷酮溶于50mL水中，配成溶液，备用。
2、将柠檬酸钠溶液滴加到硝酸银溶液中搅拌5min，再将聚乙烯吡咯烷酮溶液滴加到柠檬酸钠与硝酸银的混合溶液中，搅拌至溶液混合均匀。
3、将MXene-Ti3C2溶液滴加到步骤2的混合溶液中，搅拌均匀后，在70℃下水浴45h后洗涤、干燥后得到Ag/MXene-Ti3C2复合材料。所得样品的XRD图谱如图2(a)所示，透射电子显微照片如图2(b)所示，可以看出Ag纳米颗粒均匀的分布在MXene-Ti3C2薄膜上。SERS 性能表征图谱如图3所示，可以看出Ag/MXene-Ti3C2复合材料对R6G探针分子信号有较大的增强效果，通过EF＝(ISERS/NSERS)/(INR/NNR)计算可得Ag/MXene-Ti3C2复合材料SERS实验的增强因子为2.24×105。
实施例2：
1、将MXene-Ti3C2溶液在超声器中超声1h，以3500rpm转速离心1h，取5mL上层清液，备用；
将95.7mg硝酸银溶于25mL水中，配成溶液，备用；
将295mg二水柠檬酸钠溶于25mL水中，配成溶液，备用；
将300mg聚乙烯吡咯烷酮溶于30mL水中，配成溶液，备用。
2、将柠檬酸钠溶液滴加到硝酸银溶液中搅拌5min，再将聚乙烯吡咯烷酮溶液滴加到柠檬酸钠与硝酸银的混合溶液中，搅拌至溶液混合均匀。
3、随后将MXene-Ti3C2溶液滴加到混合溶液中，搅拌均匀后，在70℃下水浴45h后洗涤、干燥后得到Ag/MXene-Ti3C2复合材料。
实施例3：
1、将MXene-Ti3C2溶液在超声器中超声1h，以3500rpm转速离心1h，取2mL上层清液，备用；
将49.7mg硝酸银溶于25mL水中，配成溶液，备用；
将147mg二水柠檬酸钠溶于25mL水中，配成溶液，备用；
将200mg聚乙烯吡咯烷酮溶于20mL水中，配成溶液，备用。
2、将柠檬酸钠溶液滴加到硝酸银溶液中搅拌5min，再将聚乙烯吡咯烷酮滴加到柠檬酸钠与硝酸银的混合溶液中，搅拌至溶液混合均匀。
3、随后将MXene-Ti3C2溶液滴加到混合溶液中，搅拌均匀后，在70℃下水浴45h后洗涤、干燥后得到Ag/MXene-Ti3C2复合材料。产物的SEM照片如图4所示。
实施例4：
1、将MXene-Ti3C2溶液在超声器中超声1h，以3500rpm转速离心1h，取5mL上层清液，备用；
将49.7mg硝酸银溶于25mL水中，配成溶液，备用；
将147mg二水柠檬酸钠溶于25mL水中，配成溶液，备用；
将200mg聚乙烯吡咯烷酮溶于20mL水中，配成溶液，备用。
2、将柠檬酸钠溶液滴加到硝酸银溶液中搅拌5min，再将聚乙烯吡咯烷酮滴加到柠檬酸钠与硝酸银的混合溶液中，搅拌至溶液混合均匀。
3、随后将MXene-Ti3C2溶液滴加到混合溶液中，搅拌均匀后，在70℃下水浴45h后洗涤、干燥后得到Ag/MXene-Ti3C2复合材料。
实施例5：
1、将MXene-Ti3C2溶液在超声器中超声1h，以3500rpm转速离心1h，取15mL上层清液，备用；
将49.7mg硝酸银溶于25mL水中，配成溶液，备用；
将147mg二水柠檬酸钠溶于25mL水中，配成溶液，备用；
将500mg聚乙烯吡咯烷酮溶于20mL水中，配成溶液，备用。
2、将柠檬酸钠溶液滴加到硝酸银溶液中搅拌5min，再将聚乙烯吡咯烷酮滴加到柠檬酸钠与硝酸银的混合溶液中，搅拌至溶液混合均匀。
3、随后将MXene-Ti3C2溶液滴加到混合溶液中，搅拌均匀后，在70℃下水浴45h后洗涤、干燥后得到Ag/MXene-Ti3C2复合材料。产物的XRD图谱如图5所示。
实施例参数
Figure RE-GDA0002030123090000041
实施例1与实施例3体现了不同参数下制备的Ag纳米颗粒形貌的不同，实施例1与实施例5改变Ti3C2Tx的加入量，其XRD图谱峰的强度不同，这体现了附着在Ti3C2纳米片上的Ag纳米颗粒晶粒大小。

Claims (3)

1.一种具有高SERS活性的Ag/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法，其特征在于：
采用双还原法，以柠檬酸钠和MXene-Ti3C2为还原剂，在室温下将柠檬酸钠、聚乙烯吡咯烷酮溶液依次加入硝酸银溶液中，待混合均匀后再将MXene-Ti3C2溶液加入到混合液中，在一定温度下水浴反应，得到Ag/MXene-Ti3C2复合材料；包括如下步骤：
步骤1：将MXene-Ti3C2溶液超声分散1 h，然后在离心机中以3500 rpm转速离心1 h，取上层清液备用；将固体硝酸银溶于超纯水中，配制获得硝酸银溶液，备用；将固体二水柠檬酸钠溶于超纯水中，配制获得柠檬酸钠溶液，备用；将固体聚乙烯吡咯烷酮溶于超纯水，配制获得聚乙烯吡咯烷酮溶液，备用；
步骤2：将硝酸银溶液、柠檬酸钠溶液、聚乙烯吡咯烷酮溶液依次加入反应器中，在室温下混合均匀；
步骤3：将MXene-Ti3C2溶液加入到步骤2获得的混合溶液中，搅拌均匀后水浴反应，反应结束后洗涤并干燥，得到Ag/MXene-Ti3C2复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤1中，所述MXene-Ti3C2溶液的浓度为0.01-50 mg/mL；所述硝酸银溶液的浓度为0.5-50 mg/mL；所述柠檬酸钠溶液的浓度为5-50 mg/mL；所述聚乙烯吡咯烷酮溶液的浓度为5-50 mg/mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤3中，水浴温度为50-70 ℃，水浴时间为24-45 h。
CN201910149418.1A 2019-02-28 2019-02-28 一种高SERS活性Ag/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法 Active CN109827945B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910149418.1A CN109827945B (zh) 2019-02-28 2019-02-28 一种高SERS活性Ag/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910149418.1A CN109827945B (zh) 2019-02-28 2019-02-28 一种高SERS活性Ag/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109827945A CN109827945A (zh) 2019-05-31
CN109827945B true CN109827945B (zh) 2021-09-21

Family

ID=66864785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910149418.1A Active CN109827945B (zh) 2019-02-28 2019-02-28 一种高SERS活性Ag/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109827945B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110441285A (zh) * 2019-08-06 2019-11-12 中国计量大学 一种基于MXene的新型SERS纸芯片的制备方法及应用
CN110808266A (zh) * 2019-10-15 2020-02-18 深圳市华星光电技术有限公司 具有透明电极的显示基板及其制备方法
CN111007055A (zh) * 2019-12-04 2020-04-14 浙江亚通焊材有限公司 一种Ti3C2Tx/Ag纳米复合材料的制备工艺及其作为拉曼衬底材料的应用
CN111330610A (zh) * 2020-04-10 2020-06-26 合肥工业大学 一种银纳米花/Ti3C2Tx复合材料的制备方法及其应用
CN112652425A (zh) * 2020-07-27 2021-04-13 邵峥业 一种碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法
CN112505019B (zh) * 2021-02-05 2021-05-04 东南大学 基于双金属纳米叠层表面增强拉曼散射基底的制备方法
CN113105735B (zh) * 2021-02-22 2022-07-08 安徽大学 一种高导热的高分子聚合物复合导热材料及其制备方法
CN114280124A (zh) * 2022-01-05 2022-04-05 云南大学 一种诺如病毒检测探针及试剂盒、一种检测诺如病毒的方法
CN115656055A (zh) * 2022-07-29 2023-01-31 山东大学 AuNPs/Ta2C MXene@PMMA/TFBG传感探头及其制备方法与应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7212284B2 (en) * 2004-05-12 2007-05-01 General Electric Company Method for forming nanoparticle films and application thereof
CN101497135A (zh) * 2009-03-12 2009-08-05 宁波大学 一种球状银纳米颗粒的制备方法
CN101716839A (zh) * 2009-11-23 2010-06-02 南京大学 一种表面增强拉曼用大面积金属纳米结构衬底及其制备方法
CN102590173A (zh) * 2012-01-19 2012-07-18 东南大学 一种基于石墨烯的表面增强拉曼散射探针的制备方法
WO2017200295A1 (ko) * 2016-05-17 2017-11-23 충남대학교산학협력단 표면증강 라만산란 기판, 이를 포함하는 분자 검출용 소자 및 이의 제조방법
CN108375564A (zh) * 2017-07-03 2018-08-07 天津大学 自支撑层状材料MXenes的制备方法及其作为拉曼基底的应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7019828B2 (en) * 2003-03-12 2006-03-28 Intel Corporation Chemical enhancement in surface enhanced raman scattering using lithium salts

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7212284B2 (en) * 2004-05-12 2007-05-01 General Electric Company Method for forming nanoparticle films and application thereof
CN101497135A (zh) * 2009-03-12 2009-08-05 宁波大学 一种球状银纳米颗粒的制备方法
CN101716839A (zh) * 2009-11-23 2010-06-02 南京大学 一种表面增强拉曼用大面积金属纳米结构衬底及其制备方法
CN102590173A (zh) * 2012-01-19 2012-07-18 东南大学 一种基于石墨烯的表面增强拉曼散射探针的制备方法
WO2017200295A1 (ko) * 2016-05-17 2017-11-23 충남대학교산학협력단 표면증강 라만산란 기판, 이를 포함하는 분자 검출용 소자 및 이의 제조방법
CN108375564A (zh) * 2017-07-03 2018-08-07 天津大学 自支撑层状材料MXenes的制备方法及其作为拉曼基底的应用

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Influence of modification of Ti3C2 MXene with ceramic oxide and noble metal nanoparticles on its antimicrobial properties and ecotoxicity towards selected algae and higher plants;A. Rozmysłowska-Wojciechowska et al.;《RSC Advances》;20190130;第9卷;第4092-4105页 *
One-step Solution Processing of Ag, Au and Pd@MXene Hybrids for SERS;Elumalai Satheeshkumar et al.;《Scientific Reports》;20160825;第10卷(第1期);第32049-1至32049-9页 *
Preparation and characterization of Ti3C2Tx with SERS properties;XIE XiaoJing et al.;《Science China Technological Sciences》;20190104;第62卷(第7期);第1202-1209页 *
Two-Dimensional Titanium Carbide (MXene) as Surface-Enhanced Raman Scattering Substrate;Asia Sarycheva et al.;《The Journal of Physical Chemistry C》;20170822;第121卷;第19983-19988页 *
用双还原法制备三角形银纳米片及其光学性能;赖文忠 等;《物理化学学报》;20100310;第26卷(第4期);第1177-1183页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109827945A (zh) 2019-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109827945B (zh) 一种高SERS活性Ag/MXene-Ti3C2复合材料的制备方法
Zhang et al. Seeded growth of uniform Ag nanoplates with high aspect ratio and widely tunable surface plasmon bands
Jiang et al. A self-seeding coreduction method for shape control of silver nanoplates
Jeong et al. High-yield synthesis of multi-branched gold nanoparticles and their surface-enhanced Raman scattering properties
Sun et al. Triangular nanoplates of silver: synthesis, characterization, and use as sacrificial templates for generating triangular nanorings of gold
Parnklang et al. H 2 O 2-triggered shape transformation of silver nanospheres to nanoprisms with controllable longitudinal LSPR wavelengths
JP4821951B2 (ja) ワイヤー状の金微粒子と、その製造方法および含有組成物ならびに用途
Li et al. Hydrothermal synthesis of silver nanoparticles in Arabic gum aqueous solutions
US8906256B2 (en) Nanometal dispersion and method for preparing the same
Elci et al. Synthesis of tin oxide-coated gold nanostars and evaluation of their surface-enhanced Raman scattering activities
Zou et al. Preparation of novel silver–gold bimetallic nanostructures by seeding with silver nanoplates and application in surface-enhanced Raman scattering
JP2013503260A (ja) 金属ナノワイヤの形態を制御する方法
Musa et al. Synthesis of nanocrystalline cellulose stabilized copper nanoparticles
Joseph et al. A top-down chemical approach to tuning the morphology and plasmon resonance of spiky nanostars for enriched SERS-based chemical sensing
Li et al. Controllable synthesis of sea urchin-like gold nanoparticles and their optical characteristics
Zeng et al. ZnO nanotower arrays decorated with cubic and tetrahedral shaped Ag-NPs as hybrid SERS-active substrates
CN105328203B (zh) 1‑h‑1,2,4‑三氮唑‑3‑硫醇‑牛血清白蛋白‑金纳米团簇荧光材料及其制备方法
Nouneh et al. An approach to surface functionalization of indium tin oxide for regular growth of silver nano-particles and their optical features
CN108568518B (zh) 一种制备合金纳米颗粒的方法
CN113231632B (zh) 一种金钯不对称异质纳米结构及其合成方法
CN108152266B (zh) 一种基于聚多巴胺核壳材料及其制备方法和应用
Ashkarran et al. Tuning the plasmon of metallic nanostructures: from silver nanocubes toward gold nanoboxes
CN110308136B (zh) 一种贵金属和MoO3自组装材料的制备方法及应用
Guo et al. Spectrum and size controllable synthesis of high-quality gold nanorods using 1, 7-dihydroxynaphthalene as a reducing agent
Bryan et al. Porous silver-coated pNIPAM-co-AAc hydrogel nanocapsules

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