專利名稱：一種氧化硅包銀的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化硅包銀的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的制備方法，該核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒可用于表面增強(qiáng)拉曼光譜中。
背景技術(shù)：
銀納米顆粒由于其獨(dú)特的等離子體效應(yīng)，被廣泛用于光學(xué)、催化、生物等領(lǐng)域，尤 其是近幾年被大量研究用于表面增強(qiáng)拉曼基底的制備中。做為拉曼增強(qiáng)基底檢測(cè)分子時(shí)，由于銀納米顆粒本身的等離子體效應(yīng)、催化效應(yīng)等，被測(cè)分子與銀納米顆粒接觸時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生不屬于待測(cè)分子的拉曼特征峰，這對(duì)分子的定性定量檢測(cè)有很大影響。2010年，田中群、王中林等提出了基于表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)的一種新技術(shù)，即“殼層隔絕納米粒子增強(qiáng)拉曼光譜(SHINERS) ”，即將金納米顆粒的表面均勻地包覆一層惰性的殼層(如氧化硅或氧化鋁等)，這種殼層隔絕的顆粒作為表面增強(qiáng)拉曼基底，見(jiàn)“Li，J. F. ；Huang, Y. F.；Ding, Y. ；Yang, Z. L. ；Li, S. B. ；Zhou, X. S. ；Fan, F. R. ；Zhang, ff. ；Zhou, Z. Y.；ffu, D. Y. ；Ren, B. ；ffang, Z. L. ；Tian, Z. Q. Nature, 2010，464，392”。其殼層的作用之一就是阻止被測(cè)分子與內(nèi)部的貴金屬顆粒接觸。因此，為了避免被測(cè)分子與銀顆粒的接觸，同樣可以將銀納米顆粒的表面包覆一層這樣的惰性殼層，而氧化硅是目前的最佳選擇。目前，制備氧化硅包覆銀納米顆粒的方法有液相包覆法、淬火環(huán)包覆法等。上述方法需要多步操作、控制條件多、需后處理等，這嚴(yán)重制約了其制備效率。噴霧燃燒法可一步制備氧化硅包銀的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒，且具有操作簡(jiǎn)單，需控制條件少，產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種氧化硅包銀的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。本發(fā)明的思路是這樣的將含銀前驅(qū)體和含硅前驅(qū)體溶于無(wú)水乙醇中，配制成前驅(qū)體混合溶液。前驅(qū)體混合溶液經(jīng)霧化后通入噴霧火焰燃燒器。銀納米顆粒在火焰中通過(guò)熱解反應(yīng)生成，并在其表面原位生成一層氧化硅殼層，最終形成氧化硅包銀的核殼結(jié)構(gòu)顆粒。該方法簡(jiǎn)單快速，可控條件少，操作簡(jiǎn)單。具體技術(shù)方案如下
一種氧化硅包銀的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的制備方法，包括如下步驟首先，將含銀前驅(qū)體和含硅前驅(qū)體溶于無(wú)水乙醇中，配制成前驅(qū)體混合溶液；然后，所述前驅(qū)體混合溶液經(jīng)霧化后通入燃燒反應(yīng)器，在通有擴(kuò)散氧氣的所述燃燒反應(yīng)器的燃燒火焰中通過(guò)熱解反應(yīng)生成銀納米顆粒，并在所述銀納米顆粒的表面原位生成一層氧化硅殼層，最終形成所述氧化硅包銀的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒；
其中，
所述含銀前驅(qū)體為硝酸銀或醋酸銀；所述含硅前驅(qū)體為正硅酸乙酯或六甲基二硅醚；所述前驅(qū)體混合溶液中，銀的濃度為O. 02 O. 2mol/L,所述含硅前驅(qū)體中硅相對(duì)于銀的摩爾比為O. 01:1 O. 2:1 ;
所述前驅(qū)體混合溶液的進(jìn)料速率為I 3ml/min ；
所述擴(kuò)散氧氣的流量在2 7 L/min ；
所述燃燒火焰采用氫氣/空氣的混合氣火焰，其中氫氣流量為I 3L/min，空氣相對(duì)于氫氣的體積比為10 :1 25 :1。所述氧化硅包銀的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的殼層隔絕銀納米顆粒的直徑在10 30nm,氧化娃殼層厚度在Inm 3nm。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)可一步制備氧化娃包銀的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒，殼層包覆均勻、無(wú)針孔，操作簡(jiǎn)單、快速，無(wú)需后處理。·


圖I是實(shí)施例I產(chǎn)物的TEM照片；
圖2是實(shí)施例2產(chǎn)物的TEM照片；
圖3是實(shí)施例3產(chǎn)物的HRTEM照片
圖4是實(shí)施例3的產(chǎn)物作為拉曼增強(qiáng)基底檢測(cè)不同溶度羅丹明6G的拉曼光譜圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施舉例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。有必要在此指出的是，以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I
硝酸銀和正硅酸乙酯溶于無(wú)水乙醇中形成前驅(qū)體混合溶液。其中，硝酸銀的濃度為O. 02mol/L,正硅酸乙酯相對(duì)與硝酸銀的摩爾比為O. 2:1，前驅(qū)體混合溶液的進(jìn)料速率為3mL/min。所述前驅(qū)體混合溶液經(jīng)擴(kuò)散氧氣(流量在2 L/min)霧化后，通入氫氣與空氣的體積比為I :25的火焰燃燒區(qū)，其中氫氣進(jìn)氣量為lL/min，進(jìn)行燃燒熱解反應(yīng)。形成銀納米顆粒，并在其表面形成一層氧化娃殼層，其中銀納米顆粒的粒徑在10 30nm,氧化娃殼層厚度在2 3nm。產(chǎn)物的TEM照片如圖I所示。實(shí)施例2
硝酸銀和正硅酸乙酯溶于無(wú)水乙醇中形成前驅(qū)體混合溶液。其中，硝酸銀的濃度為O. 2mol/L，正硅酸乙酯相對(duì)與硝酸銀的摩爾比為O. 1:1，前驅(qū)體混合溶液的進(jìn)料速率為lmL/min。所述前驅(qū)體溶液經(jīng)擴(kuò)散氧氣(流量在7 L/min)霧化后，通入氫氣與空氣的體積比為I :10的火焰燃燒區(qū)，其中氫氣進(jìn)氣量為3L/min，進(jìn)行燃燒熱解反應(yīng)。形成銀納米顆粒，并在其表面形成一層氧化娃殼層，其中銀納米顆粒的粒徑在10 30nm,氧化娃殼層厚度在I 2nm。產(chǎn)物的TEM照片如圖2所示。實(shí)施例3
硝酸銀和正硅酸乙酯溶于無(wú)水乙醇中形成前驅(qū)體混合溶液。其中，硝酸銀的濃度為O. lmol/L，正硅酸乙酯相對(duì)與硝酸銀的摩爾比為O. 1:1，前驅(qū)體混合溶液的進(jìn)料速率為2mL/min。所述前驅(qū)體混合溶液經(jīng)擴(kuò)散氧氣(流量在5 L/min)霧化后，通入氫氣與空氣的體積比為I :15的火焰燃燒區(qū)，其中氫氣進(jìn)氣量為2L/min，進(jìn)行燃燒熱解反應(yīng)。形成銀納米顆粒，并在其表面形成一層均勻的氧化娃殼層，其中銀納米顆粒的粒徑在10 30nm,氧化娃殼層厚度在I 2nm。產(chǎn)物的HRTEM照片如圖3所示。取配制好的lO'lO'lO'lO'lO-'lO—Hmol/L的羅丹明6G的乙醇溶液各2mL，分別加入Img本例中上述工藝條件制備的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒,超聲混合5min后,均勻涂到玻璃基板上，自然風(fēng)干后，進(jìn)行拉曼光譜測(cè)試。所用拉曼光譜儀為invia-reflex型激光顯微拉曼光譜儀，激發(fā)光波長(zhǎng)為514. 5nm，激發(fā)光功率為3mW，積分時(shí)間為10s，所得拉曼光譜 如圖4所示。圖中a、b、c、d、e、f分別對(duì)應(yīng)于lO'lO'lO'lO'lO-'lO-nmol/L的羅丹明6G的拉曼光譜。由圖4可知，實(shí)施例3所制備的顆粒對(duì)羅丹明6G的最低檢測(cè)限可達(dá)到10 10mol/L。
權(quán)利要求
1.一種氧化硅包銀的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的制備方法，其特征在于，包括如下步驟首先，將含銀前驅(qū)體和含硅前驅(qū)體溶于無(wú)水乙醇中，配制成前驅(qū)體混合溶液；然后，所述前驅(qū)體混合溶液經(jīng)擴(kuò)散氧氣霧化后通入燃燒反應(yīng)器，在所述燃燒反應(yīng)器的燃燒火焰中通過(guò)熱解反應(yīng)生成銀納米顆粒，并在所述銀納米顆粒的表面原位生成一層氧化硅殼層，最終形成所述氧化娃包銀的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒； 其中， 所述含銀前驅(qū)體為硝酸銀或醋酸銀；所述含硅前驅(qū)體為正硅酸乙酯或六甲基二硅醚； 所述前驅(qū)體溶液中，銀的濃度為0. 02 0. 2mol/L,所述含硅前驅(qū)體中硅相對(duì)于銀的摩爾比為0. 01 :1 0. 2:1 ; 所述前驅(qū)體溶液的進(jìn)料速率為I 3ml/min ； 所述擴(kuò)散氧氣的流量為2 7 L/min ； 所述燃燒火焰采用氫氣/空氣的混合氣火焰，其中氫氣流量為I 3L/min，空氣相對(duì)于氫氣的體積比為10 :1 25 :1。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述氧化硅包銀的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的殼層隔絕銀納米顆粒的直徑在10 30nm,氧化娃殼層厚度在Inm 3nm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氧化硅包銀的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的制備方法。該制備方法如下將銀的前驅(qū)體和硅的前驅(qū)體溶于無(wú)水乙醇中，配制成前驅(qū)體混合溶液。前驅(qū)體混合溶液經(jīng)霧化后通入噴霧火焰燃燒器。銀納米顆粒在火焰中通過(guò)熱解反應(yīng)生成，并在其表面原位生成一層氧化硅殼層，最終形成氧化硅包銀的核殼結(jié)構(gòu)顆粒。采用本發(fā)明的方法可一步制備氧化硅包銀核殼結(jié)構(gòu)顆粒，且包覆均勻，銀核無(wú)裸露且無(wú)針孔，簡(jiǎn)單快速，產(chǎn)品純度高。
文檔編號(hào)B22F9/24GK102784928SQ20121033344
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者徐可心, 李春忠, 石運(yùn)禮, 胡彥杰 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)