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原文传递一种SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料及其制备方法和应用

专利名称：	一种SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料及其制备方法和应用
摘要：	本发明公开了一种用于SERS检测的SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料的制备方法，步骤简单、操作方便，制备得到的SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料中，Ag纳米粒子在SiO2微球表面均匀吸附，可以产生重复性高稳定性强的SERS信号，具有优异的拉曼增强效果；且外部包裹ZrO2其稳定性高，可以提高环境适应性，保护Ag纳米粒子不受破坏。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	中国计量大学
发明人：	梁培;周勇峰;倪德江;余志;张德;叶嘉明
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910606309.8
公开号：	CN110296973A
代理机构：	北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	崔自京
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	310000 浙江省杭州市下沙高教园区学源街258号
主权项：	1.一种SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料，其特征在于，所述纳米材料由SiO2内核、包裹在所述SiO2内核表面的银纳米层和包裹于所述银纳米层表面的ZrO2壳层；所述SiO2内核的粒径为375nm～425nm，所述银纳米层的厚度为20nm～30nm，所述ZrO2壳层的厚度为3～5nm。 2.一种SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)制备SiO2微球：将正硅酸乙酯与氨水在乙醇溶剂中反应；然后经过分离、纯化制备得到SiO2微球； (2)制备改性SiO2微球：将3-氨丙基三甲氧基硅烷加入至上述SiO2微球的溶液中进行反应；依次经过分离、纯化制备得到改性SiO2微球； (3)制备单分散SiO2@Ag纳米颗粒：将上述改性SiO2微球的溶液、聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液和银氨溶液混合反应；依次经过离心洗涤、超声分散制备得到单分散SiO2@Ag纳米颗粒； (4)制备改性SiO2@Ag纳米颗粒悬浮液：将上述SiO2@Ag纳米颗粒的水溶液与L-精氨酸、环己烷和(3-巯基丙基)三甲氧基硅反应，重复进行离心、分离去除液体、再分散至乙醇操作，得到改性SiO2@Ag纳米颗粒悬浮液； (5)制备SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米颗粒：将改性SiO2@Ag纳米颗粒悬浮液与丙醇锆乙醇溶液反应，经过离心分离除去液体得到浓缩的SiO2@Ag@ZrO2纳米颗粒，分散至乙醇中形成乙醇悬浮液，将乙醇悬浮液重复进行离心、分离和分散的操作，经过浓缩、分散至去离子水中，得到SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米颗粒。 3.根据权利要求2所述的一种SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括如下步骤： (11)将TEOS按照1.5：15～16的体积比加入至乙醇中制得A溶液，备用；将质量浓度为的25％～28％氨水按照3：(13～14)的体积比加入至乙醇中制得B溶液，备用； (12)将上述A溶液和B溶液按照体积比为(16.7～17)：(16.7～17)在转速≥10000rpm搅拌条件下混合均匀，在15～25℃、250～300rpm条件下搅拌反应2h，产物在6000～8000rpm条件下离心洗涤，接着溶解至乙醇中，超声20min～30min得到单分散SiO2纳米颗粒； (13)将单分散的SiO2纳米颗粒进行离心，在60～70℃真空条件下干燥1.5～2h，即可得到SiO2微球。 4.根据权利要求2所述的一种SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括如下步骤： (21)将上述SiO2微球加入至去离子水中搅拌10～15min，得到2wt％的SiO2微球溶液； (22)在搅拌下将3-氨丙基三甲氧基硅烷按照体积比为60ul：20ml逐滴加入至上述SiO2微球溶液中，搅拌下反应2h，接着在78～82℃水浴以及搅拌条件下加热1h； (23)反应结束后将产物溶解在无水乙醇中，然后放在离心管中、置于在离心机中以6000～8000rpm进行离心洗涤，洗涤次数在4～5次；然后在60～70℃真空条件下干燥2h得到改性SiO2微球。 5.根据权利要求2所述的一种SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(22)中所述的搅拌条件为500～600rpm。 6.根据权利要求2所述的一种SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括如下步骤： (31)将改性SiO2微球溶解于蒸馏水中得到0.4mol/L的改性SiO2微球溶液；将聚乙烯吡咯烷酮溶解于乙醇中得到浓度为0.09g/L的聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液；将氨水按照体积比为0.2:2滴加至1wt％硝酸银中制得银氨溶液； (32)将上述改性SiO2微球溶液、聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液和银氨溶液按照体积比为2:2:11混合后在500～600rpm条件下搅拌20～30min；然后转移至聚四氟乙烯反应釜中，并控制在120℃条件下反应12h； (33)反应结束将产物溶解在的乙醇中，然后放在离心机内以6000～8000rpm离心4～5次，得到的固体产物溶解至去离子水中超声20～30min，得到单分散SiO2@Ag纳米颗粒。 7.根据权利要求2所述的一种SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)具体包括如下步骤： (41)将上述单分散SiO2@Ag纳米颗粒干燥后溶解至去离子水中，得到浓度为0.25mg/mL的SiO2@Ag纳米颗粒水溶液；配置浓度为0.02mol/L的L-精氨酸溶液，备用；按照体积比为20mL:10mL:12mL：12μL分别量取上述SiO2@Ag纳米颗粒水溶液、L-精氨酸溶液、环己烷和(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷； (42)将L-精氨酸溶液加入至SiO2@Ag纳米颗粒水溶液中，在搅拌条件下加入环己烷，再加入(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷；接着在搅拌条件下反应2h； (43)反应结束后经过分液处理将有机相从水相中分离，将有机相在6000～8000rpm条件下离心10min，重复进行4～5次在乙醇中浓缩、离心洗涤操作，分离去除液体后得到沉淀物；将沉淀物分散至乙醇中，然后重复进行浓缩、在乙醇中分散的操作2次，得到改性SiO2@Ag纳米颗粒悬浮液。 8.根据权利要求7所述的一种SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(42)中所述的搅拌条件为500～600rpm。 9.根据权利要求2所述的一种SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)具体包括如下步骤： (51)按照体积比为1μL:1mL将丙醇锆加入乙醇中搅拌均匀，得到丙醇锆的乙醇溶液； (52)在搅拌条件下将丙醇锆乙醇溶液按照体积比为0.6:20加入至上述改性SiO2@Ag纳米颗粒悬浮液中；然后在搅拌条件下反应30min； (53)反应结束后产物在6000～8000rpm转速条件下离心8～10min，分离除去液体后得到沉淀；将沉淀分散至乙醇中，然后重复进行浓缩3～4次、得到乙醇悬浮液； (54)先将乙醇悬浮液浓缩得到SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米颗粒，再将其分散至去离子水中。 10.一种SiO2@Ag@ZrO2多层核壳结构纳米材料在SERS检测中的应用。
所属类别：	发明专利