[发明专利]一种高效利用表面等离子体共振效应的纳米团簇及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料的制备领域。更具体地，涉及一种高效利用表面等离子体共振效应的纳米团簇及其制备方法和应用。

背景技术

表面等离子体共振效应是金属表面电子与光照等外界电磁场发生强烈共振而使金属周围电磁场显著增强的一种现象。由于这种等离子共振发生在金属粒子表面，因而称为表面等离子体共振效应。表面等离子体共振效应在肿瘤治疗、生物成像、催化、表面拉曼增强以及荧光增强等方面具有重要的应用前景。其中，将具有表面等离子体共振效应的金属与其他金属或者半导体形成复合结构，利用表面等离子体共振效应来提高其他金属或者半导体的性能等方面的应用近年来受到研究人员的广泛研究。目前，利用表面等离子体共振效应的复合体系主要有两种结构：一是利用沉积或者其他方法将具有表面等离子共振效应的金属沉积在半导体或其他金属表面(参考文献Y.Tian,T.Tatsuma,J.AM.CHEM.SOC.2005,127,7632‐7637；Z.Seh,S.Liu,M.Low,S.‐Y.Zhang,Z.Liu,A.Mlayah,M‐Y.Han,Adv.Mater.2012,24,2310–2314；J.Lee,S.Mubeen,X.Ji,G.D.Stucky,M.Moskovits,Nano Lett.2012,12,5014-5019)；二是利用半导体或者金属将具有等离子体共振效应的金属包覆在壳内形成核壳结构(参考文献R.Jiang,B.Li,C.Fang,J.Wang,Adv.Mater.2014,26,5274–5309)。这两种结构可以在一定程度上利用表面等离子体共振效应。然而，这两种复合结构对表面等离子体效应的利用并不是很理想(参考文献S.Linic,P.Christopher,D.B.Ingram,Nat.Meter,2011,10,911‐921；S.Mubeen,J.Lee,N.Singh,S.Kra¨mer,G.D.Stucky,M.Moskovits,Nat.Nanotechnol.2013,18,1‐5)，这就大大限制了表面等离子体共振效应的广泛应用。

因此，发展一种简便、可有效利用表面等离子体共振效应的复合体系具有重要意义。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种高效利用表面等离子体共振效应的纳米团簇。该纳米团簇具有简便易得，尺寸和组成可调的特性，在实际应用中具有重要意义。

本发明的第二个目的在于提供一种高效利用表面等离子体共振效应的纳米团簇的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种高效利用表面等离子体共振效应的纳米团簇的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种高效利用表面等离子体共振效应的纳米团簇，包括至少两种无机纳米晶，其中一种为具有表面等离子体共振效应的无机纳米晶，另一种为与之具有重叠吸收的无机纳米晶，所述至少两种无机纳米晶组装得到纳米团簇；所述无机纳米晶的粒径为1-100nm；所述纳米团簇的直径为50-1000nm。

优选地，所述无机纳米晶的粒径为3-20nm。

优选地，所述具有表面等离子体共振效应的无机纳米晶为Au、Ag、Cu中的一种或多种；更优选地，所述具有表面等离子体共振效应的无机纳米晶为Au。

优选地，所述具有重叠吸收的无机纳米晶为CdSe、CdS、CuInS、Cu₂O、Fe₂O₃中的一种或多种；更优选地，所述具有重叠吸收的无机纳米晶为CdSe。

优选地，所述无机纳米晶的形貌为球形、纳米管、纳米棒、纳米片、立方体和八面体中的一种或多种；更优选地，所述无机纳米晶的形貌为球形。

为达到上述第二个目的，本发明一种高效利用表面等离子体共振效应的纳米团簇的制备方法，包括如下步骤：

将至少两种无机纳米晶分散在油性溶剂中，其中一种为具有表面等离子体共振效应的无机纳米晶，另一种为与之具有重叠吸收的无机纳米晶，形成油性分散液；

将该油性分散液与表面活性剂水溶液形成微乳液；

加热该微乳液使得油性溶剂完全蒸发，得到水性分散液，再经分离、干燥得到纳米团簇。

优选地，所述油性溶剂为可以将无机纳米晶分散的溶剂，包括但不限于甲苯、二甲苯、环己烷、正己烷、正庚烷、乙醚和四氢呋喃中的一种或多种；更优选地，所述油性溶剂为环己烷。