[發明專利]銀納米顆粒層及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201310610671.5
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103600082A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 宗瑞隆;王小龍;朱永法
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B22F9/04
• 分類號: B22F9/04;G01N21/65;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種銀納米顆粒層及其制備方法與應用。

背景技術

表面增強拉曼散射（簡稱為SERS）基底的制備主要分為兩種：物理方法和化學方法。物理方法制備的基底可以嚴格控制基底的參數如基底顆粒的尺寸，形狀，分布，可以很好的控制表面增強拉曼散射信號的均勻性及可重復性，但是這類方法所需的設備和技術都過于復雜并且成本過高；化學方法則明顯簡單，方便，造價低，并且通常這類方法制備的基底具有更強的增強性能，但是這類方法通常重現性和均一性較差。目前大多數工藝方法還很難同時具有這兩類方法的優勢，并且絕大多數方法都無法在保證高增強性能的前提下擁有較長保質期，可以達到將表面增強拉曼散射這種技術實際應用的效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種銀納米顆粒層及其制備方法與應用。

本發明提供的制備銀納米顆粒層的方法，包括如下步驟：

1）將由銀納米顆粒和水組成的銀納米溶膠進行離心，收集沉淀用水洗滌后再超聲分散于水中，得到離心富集后的銀納米溶膠；

2）將步驟1）所得離心富集后的銀納米溶膠用濾膜進行過濾，在所述濾膜上形成銀納米顆粒層，干燥，得到負載在所述濾膜上的銀納米顆粒層。

上述方法的步驟1）中，由銀納米顆粒和水組成的銀納米溶膠中，銀納米顆粒與水的質量比為10-100mg：200mL，具體為50mg：200mL；

銀納米顆粒的粒徑20-120nm，具體50-100nm；

所述離心富集后的銀納米溶膠中，銀納米顆粒與水的質量比為0.1-0.5：100，具體為0.125：100。

離心步驟中，離心轉速為5000-12000rmp，具體為12000rpm；離心力為1816-10464g，具體為10464g；時間為5-20min，具體為10min；

所述超聲步驟中，時間為5-20分鐘，具體為10分鐘；超聲功率為30-100W，具體為30W。

所述步驟2）中，所用濾膜的孔徑小于所述銀納米顆粒粒徑的3倍；所用濾膜的孔徑具體為所述銀納米顆粒粒徑的2.2倍。

過濾步驟中，過濾速率為0.25～1ml/min，具體為0.5ml/min；

過濾壓強為2-10.3bar，具體為5.2bar；

干燥步驟中，溫度為25-40℃，具體為30℃；時間為10-30min，具體為15min。

另外，按照上述方法制備得到的銀納米顆粒層，及以該銀納米顆粒層作為基底在表面拉曼散射中的應用，也屬于本發明的保護范圍。

本發明利用一種簡單的過濾方法，獲得了致密、均一、可重復、極佳穩定性、可以一定程度上定量并且實際應用的表面增強拉曼散射基底，解決了現有技術制備SERS基底中普遍存在的靈敏度低、制備工藝復雜、成本高、均一性差、保質期短的問題。該方法是利用過濾將貴金屬納米溶膠中的納米顆粒與水分離，過濾過程中產生的高壓將吸附在濾膜上的納米顆粒均勻、致密地組合在一起，從而獲得均一致密可重復的表面增強拉曼散射基底。其中所應用的濾膜孔徑與所制備的納米顆粒尺寸非常重要，在選用不同尺寸納米顆粒的情況下要選用相應濾膜進行過濾，以達到在濾膜表面形成納米顆粒陣列的目的。在具體的制備工藝中，可以選擇不同尺寸的納米顆粒及相應孔徑的濾膜以匹配不同的激發波長及應用環境，以增強表面增強拉曼散射技術的應用性。

利用該方法所得表面增強拉曼散射基底具有極佳的重復性，其相對標準偏差達到10%；信號均一性達到9%；同時增強因子可以達到10⁸數量級，對羅丹明6G和三聚氰胺的檢測限分別可以達到10^-14M和10^-8M數量級；所制備基底的保質期極長，可以達到兩個月。本發明提供的制備方法中，原料價廉、工藝簡單，有效降低了產品成本，適合于產業化，具有很高的應用前景和實用價值。

附圖說明

圖1為實施例1制備的濾膜基底的FE-SEM圖。

圖2為實施例1制備的濾膜基底的拉曼mapping圖。

圖3為實施例1制備的濾膜基底對羅丹明6G檢測限的SERS圖。

圖4為實施例1制備的濾膜基底對三聚氰胺檢測限的SERS圖。

圖5為實施例1制備的濾膜基底三個月內不同時間的SERS圖。

圖6為實施例1制備的濾膜基底三個月內不同時間的XPS圖。

具體實施方式