[发明专利]一种碳基点包裹二氧化锡纳米片复合材料的制备及其在表面增强拉曼基底中的应用

说明书

本发明公开了一种碳基点包裹二氧化锡纳米片复合材料的制备及其在表面增强拉曼基底中的应用，其是将表面带有大量含氧官能团的单层碳量点与二氧化锡纳米颗粒混合后超声，利用单层碳基点的超薄结构，将其作为插层剂把二氧化锡纳米颗粒剥离成纳米片，并利用单层碳基点表面丰富的含氧官能团，使其与二氧化锡纳米片结合，从而得到碳基点包裹的二氧化锡纳米片。本发明制备方法简单便捷，无污染，可操作性强，且所得碳基点包裹二氧化锡纳米片复合材料在水中具有良好的分散性和稳定性，并可用于某些环境污染物的选择性检测。

技术领域

本发明属于表面增强拉曼基底制备领域，具体涉及一种碳基点包裹二氧化锡纳米片复合材料的制备及其在表面增强拉曼基底中的应用。

背景技术

表面增强拉曼散射具有灵敏度高、检测速度快、干扰小、对检测样品基本没损害等优点，同时也可有效避免来源于杂质的干扰，从而可较为准确的提供待测样品指纹信息。目前，表面增强拉曼散射在表面科学、生物学、食品安全、医学鉴定、催化等各个领域都有广泛的应用前景。表面增强拉曼主要的研究方向包括基底的制备、机理的研究以及分析应用。而其应用很大程度上都依赖于基底制备。贵金属纳米粒子由于具有强局域表面等离子体共振效应而广泛的作为表面增强拉曼基底材料，但是金属纳米颗粒不均匀、结构性质不稳定会导致光谱信号重现性弱、生物相容性差，这些缺陷一定程度上限制了贵金属纳米基底的发展。目前，表面增强拉曼基底的研究重心逐渐转向低成本高稳定性的半导体纳米材料，例如二氧化钛纳米微球、氧化锌纳米片、二氧化锡纳米粒子等。但相比贵金属纳米粒子，单纯半导体纳米粒子的拉曼增强效果很弱，增强因子仅为10-100，且增强仅来源于化学增强。

众所周知，碳基点为尺度小于10 nm的碳纳米颗粒和尺度小于100 nm的石墨烯纳米片，其具有大的比表面积及电子传输能力良好等特点。目前已有研究表明碳基点具有拉曼增强效果，相较普通基底，虽然增强效果弱，但是其具有较为平整的表面，拉曼信号均一性良好，具有很好的可重复性，此外，其表面往往带有大量的亲水基团，如羧基、羟基等使其具有亲水性质。因此将半导体纳米粒子和碳基点复合制备一种增强效果相比单纯半导体纳米粒子更为良好的新型复合材料作为表面增强拉曼基底是一件很意义的事情。制备碳基点包裹二氧化锡纳米片复合材料，一方面可研究复合碳基点前后材料电子分布及传输情况，更好的研究化学增强机理部分，另一方面此材料所具有的表面增强拉曼活性要求探针分子具有与其导带相匹配的能级结构，因此可用于某些环境污染物的选择性检测。

发明内容

本发明针对现有材料的不足，提供一种碳基点包裹二氧化锡纳米片复合材料的制备方法及其在表面增强拉曼基底中的应用，其制备方法操作简单、成本低廉，所获得的碳基点包裹二氧化锡纳米片复合材料具有良好的表面增强拉曼活性，可吸附与其导带相匹配能级结构的探针分子，使其可用于某些环境污染物的选择性检测。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种碳基点包裹二氧化锡纳米片复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

1）用碱调节碳基点溶液至pH≥7；

2）向步骤1）的碳基点溶液中加入纳米二氧化锡，得混合溶液；

3）将步骤2）所得混合溶液超声剥离；

4）将步骤3）剥离所得溶液以小转速离心一次，收集上清液；

5）将步骤4）所得上清液以大转速反复离心至上清液澄清，取沉淀；

6）将步骤5）所得沉淀重新分散于二次水中，即获得碳基点包裹的二氧化锡纳米片复合材料的悬浮液。

步骤1）所述碳基点溶液的浓度为0.01 mg/mL~5 mg/mL；所述碳基点为表面具10%~70%含氧官能团且直径小于100 nm的单层石墨烯纳米片。

步骤1）中所用碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氢氧化锂中的任意一种。