[发明专利]作为单分子SERS检测基底的表面可控修饰银颗粒的硅纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大量制备作为单分子SERS检测基底的表面可控修饰银颗粒的硅纳米线的方法。

背景技术

负载金属纳米颗粒的硅纳米线这一复合材料在纳米催化，太阳能电池，纳米光电器件，表面增强拉曼(Surface enhanced raman scattering，SERS)检测等方面的应用受到了科技界的普遍关注。

表面增强拉曼效应是指当一些分子被吸附到某些粗糙的金属，如金、银或铜的表面时，它们的拉曼谱线强度会得到极大地增强，目前这一技术已经发展到可在单分子水平进行检测。其中，银纳米颗粒由于容易制备且突出的增强效果而最为常用。根据理论计算，当颗粒聚集体尺寸在30-100nm范围内，且相邻颗粒间距≤10nm的情况下(即所谓的“热点”)，对检测物质的信号增强最为明显，可以检测到单分子。

为了在硅纳米线表面沉积金属银纳米颗粒，有文献报道应用真空热蒸发方法和离子溅射法(Linyou Cao，Bora Garipcan，Eric M.Gallo，Stephen S.Nonenmann，Bahra-m Nabet，and Jonathan E.Spanier，Nano Lett，2008，8，601 and C.P Li，X.H.Sun，N.B.Wong，C.S.Lee，S.T.Lee，B.K.Teo，J.Phys.Chem.B 2002，106，6980)，但是这种基于表面物理沉积的制备方法，设备比较复杂，颗粒分布不均匀，且随时间延长颗粒易从表面脱落，因而导致检测信号不稳定。也有文献报道应用化学氧化还原法沉积金属颗粒(M.L.Zhang，C.Q.Yi，X.Fan，K.Q.Peng，N.B.Wong，M.S.Yang，R.Q.Zhang，andS.T，Lee，Appl.Phys.Lett，2008，92，043116)，这种方法制备的SERS检测基底由于金属颗粒与硅纳米线之间的化学结合而比较稳定，但是制备的银纳米颗粒的尺寸太小，仅在4-25nm范围内，不能满足作为超灵敏检测的条件。因而，寻找一种硅纳米线表面修饰银纳米颗粒的尺寸和颗粒间距可调控的方法，以满足不同应用的需要，尤其是用于单分子SERS检测的基底仍然是研究者们关注的焦点。

发明内容

本发明的目的是提供一种大量制备作为单分子SERS检测基底的表面可控修饰银颗粒的硅纳米线的方法。

本发明所提供的表面可控修饰银颗粒的硅纳米线是按照包括下述步骤的方法制备得到的：将除去表面氧化层的硅纳米线分散在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的水溶液中，得到硅纳米线的分散液；在搅拌条件下，向所述硅纳米线的分散液中加入含银离子的溶液，反应一定时间后，对反应液进行离心，收集沉淀，即得到表面负载银颗粒的硅纳米线。

其中，所述CTAB的水溶液中CTAB的浓度可为0.5-4mmol/L，优选为0.5-1.5mmol/L，具体可为0.5mmol/L、1mmol/L或3mmol/L。所述含银离子的溶液可为硝酸银溶液或醋酸银溶液等，当选用硝酸银溶液时，所述硝酸银溶液中硝酸银的浓度可为0.2-2.0mmol/L，优选为1-1.5mmol/L，具体可为0.2mmol/L、1mmol/L或1.5mmol/L。所述反应可在室温(即15-25℃)条件下进行，所述反应的反应时间可为1min-5min，优选为2-3min。所述硅纳米线的分散液中硅纳米线的含量可为0.2-0.5mg/ml。所述反应的反应体系中，CTAB与硝酸银的摩尔比可为下述1)-3)∶1)0.1-2，2)0.15-0.5，3)1/6、2/9、1/3、1/1或5/3。

上述方法还包括对得到的表面负载银颗粒的硅纳米线进行清洗的步骤；具体清洗方法如下：将所述表面负载银颗粒的硅纳米线依次用去离子水、无水乙醇超声各冲洗三次，将清洗后的表面负载银颗粒的硅纳米线分散在无水乙醇中储存。

本发明中所用的硅纳米线可通过下述方法制备得到：以锡粉作催化剂，热蒸发SiO粉末得到硅纳米线，其制备的硅纳米线表面覆盖有一层氧化层，该纳米线的直径约为100-500nm。制备的粗产品在无水乙醇中经超声分散后再次过滤，方可使用。

其中，除去硅纳米线表面氧化层的方法如下：将上述方法制备得到的硅纳米线浸泡在质量浓度为5％-15％的氢氟酸溶液中超声分散，放置10-30min后，离心分离，收集沉淀，并用去离子水冲洗。

按照本发明方法制备的表面负载银颗粒的硅纳米线也属于本发明的保护内容。