[发明专利]核壳结构SiO2@Ag纳米复合材料简易制备方法

说明书

技术领域

本发明涉到一种核壳结构的介孔SiO₂Ag纳米复合材料的简易制备方法，具体是将具有拉曼增强效应的Ag包覆介孔氧化硅球，属于纳米复合材料制备的技术领域。 

背景技术

近年来，随着纳米材料研究的不断深入，核-壳结构的纳米复合材料的制备及其性能研究成为纳米材料研究领域中的热点，这是因为对于制备某种功能特性的材料来说，核壳结构能够在纳米尺度上对材料的结构和组成进行设计和剪裁。核壳结构(记为“核壳”)是一类具有双层或多层结构的粒子，一般由中心的核以及包覆在外部的壳组成。核壳型复合微球集无机、有机、纳米粒子诸多特异性质于一体，可通过调整核、壳材料的种类、性质，控制壳层厚度、壳层致密性等实现磁学、光学、力学、热学、电学、催化等复合性能的调控，因而具有诸多不同于单组分胶体粒子的性质，在材料学、化学组装、太阳能电池、生物化学诊断等领域具有极大潜在应用价值(Wesson P J，Soh S，Klajn R，et al，Advanced Materials，2009，21(19)：1911～1915)。在该领域一个引人注目的研究热点就是金、银纳米粒子包覆核壳结构微球的制备。 

金、银纳米粒子除了具备纳米微粒所具有的小尺度、高比表面积等性质之外，还具有独特的光学、电学和生物相容性。如金、银纳米粒子表面非常容易进行化学和生物分子的修饰，并具备良好的生物相容性，使其非常适合于体内体外生物检测；金和银均具有典型的表面等离子共振效应，通过金或银纳米粒子与检测分子之间的物理或化学作用，可使检测分子的表面等离子共振信号增强几个数量级，因此，金、银包覆核壳结构的材料常用来作生物探针及拉曼检测的探针。目前，关于金、银纳米粒子包覆有机(无机)核/壳结构复合微球的制备方法，见诸文献报道最多的有自组装法、化学还原法以及新近报道的溶胀-杂凝聚联合法、超声电沉积法等等(王晨等，材料科学与工程学报，2011，29，958-964)。但是，基体SiO₂和金或银纳米颗粒往往需要修饰或调节电荷才能使他们彼此结合牢固(J.Phys.Chem.C2007，111，11692-11698；Langmuir2004，20，5553-5558)，而且修饰剂的选择对包覆效果影响程度较大。本发明提供了一种新的方法，无需任何修饰剂，也不需改善氧化硅表面的电性，利用简单的水热过程将银的前驱体封闭与介孔SiO₂中，然后通过煅烧或还原剂即可还原成核壳结构SiO₂Ag纳米复合材料。本方法具有，工艺简单，结构均匀，产率高，易推广等特点。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种核壳结构SiO₂Ag拉曼探针的简易制备方法，使之具有工艺简单，结构均匀，产率高，易推广等特点。主要原理是，介孔氧化硅比表面积大，具有很强的吸附能力，溶液中的AgNO₃通过物理吸附作用进入介孔SiO2孔道。在80～150℃水热反应的过程中介孔SiO₂外表面的AgNO₃反应生成Ag₂O，并将孔道内的AgNO₃封闭，得到核壳结构的SiO₂Ag前驱体，最后经煅烧或液相还原形成核壳结构SiO₂Ag纳米复合材料。 

具体步骤是： 

(1)苯乙烯的预处理 

用40mL2.5～3M的氢氧化钠对20mL苯乙烯单体进行清洗两次，然后再用去离子水清洗四次。将清洗好的苯乙烯存放好待用。 

(2)介孔SiO₂制备 

取一干净的三口烧瓶，加入0.1gCTAB和30mL去离子水，在60℃下搅拌30min，并同时通入氮气。在向烧瓶中加入25.2g正辛烷和1.422g苯乙烯。随后，依次加入0.02g L-赖氨酸(L-lysine)、1.0g正硅酸四乙酯(TEOS)、0.05536g偶氮二异丁腈(AIBN)。在恒定的温度和搅拌速度下反应3h，反应结束后停止通氮气，将反应后的混合液静置12h。然后，用无水乙醇清洗数次并离心(7600r/min)，干燥后样品在550℃下煅烧3h。将得到的产物存放好备用。 

(3)介孔SiO₂Ag复合纳米材料的制备