[發明專利]一種金納米顆粒修飾的碳納米管及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710064482.0
• 申請日: 2017-02-04
• 公開（公告）號: CN108341407B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 楊娟;張達奇;李彥
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C01B32/159
• 分類號: C01B32/159;G01N21/65
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;路永斌

本發明公開了一種金納米顆粒修飾的碳納米管及其制備方法與應用，其中，所述修飾的碳納米管以碳納米管為載體，在載體表面負載有金納米顆粒，其中，所述金納米顆粒為多面體形結構。所述方法如下進行：將霧化狀態的金化合物溶液與加熱的碳納米管載體接觸，然后進行原位還原，得到所述金納米顆粒修飾的碳納米管。所述修飾的碳納米管可以用于表面增強拉曼散射的檢測基底。所述修飾的碳納米管上負載的金納米顆粒為多面體結構，其棱角分明，具有較強的“熱點”，且碳納米管位于“熱點”區，因此所述修飾的碳納米管具有很強的拉曼增強效果。本發明所述方法簡單、巧妙、易實現，從而得到所述修飾的碳納米管。

技術領域

本發明屬于碳納米管領域，具體涉及金納米顆粒修飾的碳納米管，特別地，涉及一種金納米顆粒修飾的碳納米管及其制備方法與應用。

背景技術

拉曼光譜屬于分子振動光譜，可以反映分子的特征結構、但由于拉曼散射效應的光強僅約為入射光強的10^-10，所以，在對表面吸附物質進行拉曼光譜研究時都要利用某種增強效應。表面增強拉曼散射(Surface Enhance Raman Scattering，SERS)是一種具有表面選擇性的增強效應，可以將吸附在材料表面的分子的拉曼信號放大到10⁶到10¹⁴倍，為人們深入表征各種表面或界面(如各種固-液、固-氣、固-固界面)的結構和過程提供了分子水平上的信息，是研究表面物理、化學結構和性質的有利工具。

由于分子所吸附的基底表面形態是SERS效應能否發生和SERS信號強弱的重要影響因素，所以分子的承載基底非常關鍵，因而SERS活性基底的研究一直是該領域的研究熱點之一。其中，金、銀、銅三類貴金屬納米體系一直是研究最熱、最多、增強最為明顯的SERS活性基底，尤其是惰性的金活性基底。

碳納米管(carbon nanotubes,CNT)自身具有典型的拉曼特征峰，可以準確標識分子結構特征，因此拉曼光譜是研究碳納米管的有力手段之一。而利用貴金屬的局域表面等離子體電磁場效應使具有拉曼活性分子的信號得以大幅度提高的SERS，更是研究碳納米管內部結構的常用方法。另外，相比平面型襯底，碳納米管的一維納米結構使得金屬納米顆粒形成一維排布，在相鄰金屬納米顆粒的等離子體之間可能產生“熱點”。這些金屬納米顆粒對探針分子的吸附，以及“熱點”處極大增強的局域表面等離子體電場，均可以提高SERS的靈敏度。因此近年來以碳納米管為襯底，其上附著一層金、銀、銅等納米材料作為拉曼活性基底的研究也漸有報道。

但是，在現有技術中，大多采用先制備金的球形顆粒，然后將碳納米管放于金顆粒中，或者，將碳納米管與金的溶液混合，形成CNT/金顆粒的復合物，這樣得到的復合物的拉曼增強因子(Enhancement Factors,EF)相對較低。這是因為在相鄰等離子體之間產生的“熱點”不易控制，而且無法將碳納米管可控地置于這些“熱點”上。如何精確、可控地將碳納米管置于相鄰金納米顆粒等離子體之間的“熱點”上，是提高拉曼增強因子(EF)的關鍵挑戰。

發明內容

為了解決上述問題，本發明人進行了銳意研究，結果發現：將金化合物的溶液以霧化狀態(即霧化顆粒)落于高溫碳納米管表面，然后進行原位反應，得到多面體形金納米顆粒修飾的碳納米管，其中，金納米顆粒的棱角、棱邊處形成“熱點”，尤其是相鄰顆粒之間的棱角、棱邊之間，且由于多面體形金納米顆粒的棱邊貼附在碳納米管上，所述碳納米管剛好位于“熱點”處，這樣，金納米顆粒的表面等離子體共振對于碳納米管的拉曼信號具有明顯的增強效果，從而完成本發明。

本發明一方面在于提供一種金納米顆粒修飾的碳納米管，其中：所述修飾的碳納米管以碳納米管為載體，在載體表面負載/生長有金納米顆粒，其中，所述金納米顆粒為多面體形結構。

本發明另一方面提供了一種制備金納米顆粒修飾的碳納米管的方法，其中，所述方法包括以下步驟：

步驟1、獲得碳納米管載體；

步驟2、在碳納米管載體上進行原位反應生成金納米顆粒，得到金納米顆粒修飾的碳納米管。