[发明专利]一种铜/二氧化硅核壳结构纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光子材料技术领域，具体涉及一种铜/二氧化硅核壳结构纳米粒子的制备方法。

背景技术

贵金属具有表面等离子共振性质。金属颗粒的等离子共振特性导致颗粒附近的局部电磁场极大的增加，这种增加可提高附近发光体的发光强度。这些应用都与颗粒表面的粗糙度有关。

二氧化硅/银核壳结构是一种具有等离子共振特性且具有应用广泛的结构，中国专利申请号为200910157001.6公开了一种甲醛还原法制备二氧化硅/银花状核壳结构颗粒的方法，采用的是甲醛还原快速生长的成核-再长大两步生长工艺，其中：吸附一层银纳米颗粒，然后以这些颗粒为核，朝外形成花状结构（其二氧化硅表面也氨基化），并加入PVP起到稳定的作用，但壳层表面不平滑；由于其采用贵金属银，不能很好应用于实际中。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种铜/二氧化硅核壳结构纳米粒子的制备方法，可使核壳颗粒表面光滑，并适合实际应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种铜/二氧化硅核壳结构纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

1）二氧化硅纳米粒子的制备：采用stober法制备不同粒径大小的二氧化硅纳米颗粒；

2）二氧化硅纳米粒子的氨基化：取一定量的新制备的SiO₂乙醇溶液，在80℃水浴中加热，在缓慢搅拌的情况下，缓慢滴加氨丙基三乙氧基硅烷与乙醇的混合溶液；继续加热搅拌，溶液静置后自然沉淀，倾出上层清液；沉淀用无水乙醇洗涤后，进行离心处理；如此反复，洗涤三次得到表面功能化的二氧化硅微球（AFSM），超声分散在乙醇中备用；

3）铜纳米粒子的制备；

4）铜纳米粒子在氨基化的二氧化硅纳米粒子表面的吸附；

5）铜/二氧化硅核壳结构纳米粒子的制备。

所述步骤3）的具体方法为，剧烈搅拌的情况下，在水中顺序加入NaOH水溶液，氯化铜（或者硝酸铜）水溶液，溶液颜色迅速由深蓝色变成天蓝色（或无色），标志着铜溶胶的形成。

所述步骤4）的具体方法为，取 AFSM乙醇分散液，加至铜纳米粒子溶液中，并加入一定浓度的聚合物溶液，混匀后静置，将其离心，底部出现浅色沉淀，倾出上清液底物分散在二次蒸馏水中备用。

所述步骤5）的具体方法为，剧烈搅拌条件下，依次加入步骤4）所得溶液和一定浓度的聚乙烯醇（或者苯并三氮唑）溶液，加入THPC水溶液（或铁粉），继续搅拌5-15分钟，溶液颜色逐渐变成浅绿色，表明铜壳初步形成。

所述步骤1）的具体方法为，将一定量的正硅酸四乙酯（TEOS）与适量无水乙醇混合，得到均匀的TEOS溶液；将适量氨水与无水乙醇混合均匀，加热至反应温度，在缓慢搅拌的情况下，缓慢滴加TEOS的无水乙醇溶液，滴加完毕，继续保持恒温，并搅拌。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

先制备二氧化硅微球，表面氨基化后，吸附少了铜纳米颗粒（铜溶胶），然后在其表面包裹一层完整的铜壳。制备铜壳时，加入聚乙烯醇（或者苯并三氮唑），所得铜壳表面平滑了，核壳分散性好；由于采用铜，铜比金银更便宜，更能应用于实际中。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实验流程：

二氧化硅纳米粒子的制备及其表面氨基化

采用stober法制备不同粒径大小的二氧化硅纳米颗粒，具体步骤及配方如下：首先在锥形瓶中将一定量的正硅酸四乙酯（TEOS）与适量无水乙醇混合，得到均匀的TEOS溶液。将适量氨水与无水乙醇在三口瓶中混合均匀，加热至反应温度，在缓慢搅拌的情况下，用等压漏斗向三口瓶中缓慢滴加TEOS的无水乙醇溶液，滴加完毕，继续保持恒温，搅拌22h。

二氧化硅纳米粒子的氨基化

取一定量的新制备的SiO2乙醇溶液置于三口瓶中，80℃水浴加热，在缓慢搅拌的情况下，用等压漏斗向三口瓶中缓慢滴加氨丙基三乙氧基硅烷与乙醇的混合溶液。完毕，继续加热搅拌8h。溶液静置后自然沉淀，倾出上层清液；沉淀用无水乙醇洗涤后，采用3000r/m转速离心三分钟；如此反复，洗涤三次得到表面功能化的二氧化硅微球（AFSM），超声分散在乙醇中备用。

铜纳米粒子的制备