[發明專利]一種金/聚合物/金三層核殼納米啞鈴材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710347704.X
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107189314B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 姜濤;周駿;王曉龍
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C08L53/00
• 分類號: C08L53/00;C08K3/08;G01N21/65;B82Y30/00;B82Y40/00;B01J13/02
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 何仲

本發明公開了一種金/聚合物/金三層核殼納米啞鈴材料及其制備方法和應用，特點是該核殼納米材料由金納米棒內核、位于金納米棒表面的聚合物殼層和位于金納米棒兩端的金納米帽組成，其中，內核長度為100?400納米，棒表面殼層為厚度10納米的聚苯乙烯聚丙烯酸嵌段共聚物層，棒兩端為粒徑80?130納米的金納米帽，其采用種子誘導法制備的金/聚合物/金復合納米材料，優點是具有內外兩層貴金屬金納米顆粒，在外來激發光的作用下，它們產生的表面局域電磁場之間能夠發生相互耦合作用，產生具有極高強度的SERS信號輸出。本發明制備工藝簡單，周期短，產量高，易于推廣及大規模生產。

技術領域

本發明涉及材料工程及納米技術領域，尤其是涉及一種金/聚合物/金三層核殼納米啞鈴材料及其制備方法和應用。

背景技術

在過去二十年中，由于具有單分子級別的檢測靈敏度，表面增強拉曼散射(SERS)技術已經發展成為生命保健，環境監測和食品安全等領域的高效分析檢測手段。在各種SERS材料中，貴金屬納米材料的優勢在于其表面等離子體共振(LSPR)能夠誘導產生極強的局域電磁場，表現出優異的增強特性。在這些貴金屬納米材料中，金以其較好的生物相容性和簡單的制備工藝脫穎而出。目前，人們已經成功制備了多種多樣的金納米材料，如納米棒，納米立方體，納米片和納米雙錐等。通過改變這些金納米材料的結構和形貌，人們可以有效地調節其表面等離子體特性獲得較為優異的光學性質。但是，由于其中不含有納米間隙，單獨的金納米顆粒，其SERS信號通常太弱而不能用于單分子檢測。同時，SERS納米探針的效率和可靠性常常受到配體解離或交換的損害。因此，有必要利用先進的納米制造技術制作新穎的帶有分子保護層和納米間隙的復合金納米材料，以獲得更好的SERS性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有極高強度的SERS信號輸出的金/聚合物/金三層核殼納米啞鈴材料及其制備方法和應用。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種金/聚合物/金三層核殼納米啞鈴材料，該核殼納米材料由金納米棒內核、位于金納米棒表面的聚合物殼層和位于金納米棒兩端的金納米帽組成，其中所述的金納米棒內核的長度為100-400納米，所述的聚合物殼層為厚度10納米的聚苯乙烯聚丙烯酸嵌段共聚物層，所述的金納米帽的粒徑為80-130納米。

上述金/聚合物/金三層核殼納米啞鈴材料核殼納米材料的制備方法，包括以下步驟：

1)金納米棒的制備

A.配置檸檬酸鈉和氯金酸混合水溶液，于室溫下邊劇烈攪拌邊向其中加入檸檬酸鈉和氯金酸混合水溶液體積3％的硼氫化鈉溶液還原得到金種子溶液；

B.取上述金種子溶液加入到金種子溶液9倍體積的甲基溴化銨和氯金酸混合水溶液中，再快速加入金種子溶液50×10^-3倍體積的抗壞血酸水溶液，反應15秒后得到第一反應液；取第一反應液快速加入到第一反應液9倍體積的十六烷三甲基溴化銨和氯金酸混合水溶液中，再快速加入第一反應液50×10^-3倍體積的抗壞血酸水溶液，反應30秒后得到第二反應液；取第二反應液加入到第二反應液體積3-45倍的十六烷三甲基溴化銨和氯金酸混合水溶液中，持續攪拌1小時后停止攪拌并靜止24小時，取走上層清液，將下層液體離心后收集沉淀，即得金納米棒；

2)金/聚合物核殼納米材料的制備

取步驟1)制得的金納米棒加入到含有拉曼分子2-萘硫酚和聚苯乙烯聚丙烯酸嵌段共聚物的二甲基甲酰胺水溶液中并劇烈攪拌后置于油浴鍋中于110℃下加熱2小時，之后緩慢降至室溫，離心后收集沉淀，即得金/聚合物核殼納米材料；

3)金/聚合物/金三層核殼納米啞鈴材料的制備

將步驟2)制得的金/聚合物核殼納米材料溶于由氯金酸、十六烷三甲基溴化銨和氫氧化鈉溶于水制成的混合液中，邊攪拌邊緩慢滴加抗壞血酸水溶液，于室溫下反應1小時，反應結束后，離心后收集沉淀，金/聚合物/金三層核殼納米啞鈴材料。