[發明專利]一種納米銀/石墨烯復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201110435196.3
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102554255A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王秀娟;孟國文;朱儲紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 陳進;奚華保

技術領域

本發明涉及一種SERS活性基底的制備方法，尤其涉及一種納米銀/石墨烯復合材料SERS活性基底的制備方法。

背景技術??

表面增強拉曼散射?(?surface?enhanced?Ramanscattering?，SERS)是將激光拉曼光譜應用到表面科學研究中所發現的異常的表面光學現象。?它的產生機理可分為電磁場增強和化學增強，?其中電磁場增強模式得到了廣泛的認可，有文獻指出在?SERS?的增強效果中?，電磁場增強起主要作用。?由于?SERS具有很高的增益因子，甚至可達上百萬倍以至更高，因此在探測器中的應用和單分子檢測方面具有巨大的發展潛力。金屬納米顆粒的表面等離子體具有很強的局域場強增強效應，是為增強Raman?散射提供電磁場增強的重要方法。而銀和金是已知金屬中增強效果最好的金屬。石墨烯因其獨特的電學、力學、熱學和機械性能，近年來受到化學、物理、材料、能源、環境等領域的極大重視。最近研究發現：單層石墨烯具有SERS效應。其SERS增強機理主要是化學增強。因此，以銀/石墨烯為SERS基底，既有銀顆粒的物理增強效應，同時也有石墨烯的化學增強效應，因此銀/石墨烯具有很強的SERS活性。?目前國際上所報道的銀/石墨烯復合材料的制備主要是先將氧化石墨烯通過化學還原法還原成石墨烯，然后再與金屬銀前驅物通過物理或化學反應的方法，合成金屬銀納米顆粒-石墨烯納米復合材料。然而先氧化后還原的石墨烯會存在大量的缺陷，嚴重損害了石墨烯本身的優越特性，也使得石墨烯的化學增強效應受到損害，大大降低了銀/石墨烯納米復合材料的SERS活性。因此，如何在高質量的石墨烯片上生長出銀顆粒，是使得銀/石墨烯納米復合材料的SERS效應得以充分發揮的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術中的不足，提供一種具有高SERS活性的納米銀/石墨烯復合材料的制備方法。

本發明的技術方案如下：

本發明的納米銀/石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述制備過程是：

（1）制備石墨烯NMP（N-甲基吡咯烷酮）溶液：先將分子量為50000的表面活性劑PVP粉末溶于NMP溶液中，然后在該NMP溶液中加入膨脹石墨，并利用超聲使其分散均勻，得到單層石墨烯NMP?溶液；在該單層石墨烯NMP溶液中，表面活性劑PVP濃度為0.01-0.05g/ml；石墨烯（膨脹石墨）的含量為0.02-0.1g/L?；?

(2)?制備納米銀/石墨烯溶液:配制同樣濃度的硝酸銀（AgNO₃）水溶液和鞣酸水溶液，然后先將硝酸銀水溶液滴加到上述單層石墨烯NMP溶液中，使該溶液中硝酸銀與石墨烯的質量比在10-100范圍內，搖晃均勻后，再將鞣酸水溶液滴加到該溶液中，同時攪拌，得到銀顆粒為20-30nm的納米銀/石墨烯溶液；所述鞣酸水溶液滴加量為所用硝酸銀水溶液用量的3-8倍；

（3）將上述銀/石墨烯溶液用去離子水離心清洗，得到銀/石墨烯納米復合材料。

在上述制備過程中，石墨烯上銀顆粒的密度調節通過改變所使用的硝酸銀與石墨烯的質量比來實現：硝酸銀與石墨烯質量比越大，石墨烯上銀顆粒的密度越高。

在上述制備過程中，所用膨脹石墨可直接由市場購得，也可采用文獻(Journal?of??Materials?Chemistry,2009,19,?3367-3369,?Wentian?Gu?et?al.)?所報道的制備方法來制備。其具體的制備方法如下：將原始的鱗片石墨放入濃硫酸（98?wt.%）與雙氧水（30?wt.%）的混合物中（體積比為20：1），攪拌3小時，用去離子水清洗三次，在200℃下烘12小時，獲得“可膨脹石墨”；將可膨脹石墨放入950℃高溫爐中加熱20s，即可獲得“膨脹石墨”。