具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，包括如下步骤：S1：钛源分散于有机溶剂中，置于反应釜中加热反应，从反应后的体系中分离出固体产物；S2：将步骤S1得到的固体产物在气体保护条件下加热。本发明专利技术的合成方法采用溶剂热反应制备纳米颗粒，具有操作简单，可重复性高，无污染等特点，易于推广和生产。本发明专利技术的合成方法所获Ti2O3符合纳米结构特征，具有纳米片自组装微球的形貌。该纳米片自组装微球的Ti2O3纳米材料，可直接用作表面增强拉曼基底，实现的表面增强拉曼效应，增强因子可达10

Synthesis and application of self-assembled microspheres of Ti2O3 nanosheets with SERS effect

【技术实现步骤摘要】
具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法及应用
本专利技术属于检测领域，具体涉及一种用于表面增强拉曼光谱的氧化钛材料的合成方法及其应用。
技术介绍
表面增强拉曼光谱是一种非常灵敏的检测技术，在化学检测、生物成像和疾病诊断等领域均有广泛应用，但传统的表面增强拉曼光谱技术均采用贵金属金和银纳米结构材料作为信号增强基底，不仅价格昂贵，而且稳定性不高，不利于表面增强拉曼散射(SERS)技术的推广。利用半导体作为表面增强拉曼散射的基底，不仅可以大幅增强拉曼分子信号，还具有稳定性高，耐热性强，价格较为低廉等多种优势，有利于表面增强拉曼基底的大范围推广。和传统的宽带隙半导体不同，金属性半导体由于具有一定量的自由电子，所以具有一定的导电性。当入射光频率与金属性半导体自由电子的震动频率相同时，会在其表面产生局域表面等离子体共振现象，并对入射光产生极大吸收。局域表面等离子共振会在半导体表面产生极强的电场，由于表面增强拉曼信号和电场强度的平方成正比，所以处在半导体表面的拉曼活性分子信号会得到增强。而表面粗糙的，氧缺陷型纳米尺寸的金属性半导体材料，不仅具有很大的比表面积，还能产生较强的局域表面等离子体共振效应，在表面增强拉曼散射基底中占有极大优势。金属性的Ti2O3具有较高浓度的自由电子，室温导电率较高，在可见光的照射下，可以产生较强的表面等离子体共振效应，进而可以产生优异的拉曼散射信号增强效应。但长期以来，具有特定超薄二维纳米结构的Ti2O3还未见报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种操作简单，可重复性高，无污染等特点，易于推广和生产的具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法。本专利技术的另一目的是提出所述合成方法得到的材料。本专利技术的又一目的是提出所述Ti2O3纳米片自组装微球的的应用。一种具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，包括如下步骤：S1：钛源分散于有机溶剂中，置于反应釜中加热反应，从反应后的体系中分离出固体产物；S2：将步骤S1得到的固体产物在气体保护条件下加热。本专利技术所述的具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，其中，所述钛源为乙酰丙酮钛和/或钛酸二异丙酯；所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、丙醇、丁醇和甲醇中的一种或多种。本专利技术所述的具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，其中，所述钛源和所述有机溶剂的质量比为1:(100～200)。本专利技术所述的具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，其中，所述有机溶剂为质量比为3：(10～15)的甲醇和丙醇的混合溶剂。本专利技术所述的具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，其中，在所述反应釜中加热至180～240℃保持12～20小时，随后自然冷却至室温。本专利技术所述的具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，其中，步骤S2是在管式炉中加热，加热温度为400～500℃，保持5～9小时，随后自然冷却至室温。本专利技术所述的具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法制备得到的Ti2O3纳米片自组装微球。本专利技术所述的Ti2O3纳米片自组装微球在高灵敏表面增强拉曼光谱检测中的应用。一种表面增强拉曼光谱检测方法，以本专利技术所述的Ti2O3纳米片自组装微球作为基底，将探针分子均匀吸附在基底材料表面上，在检测激发光源作用下进行表面增强拉曼光谱测试。本专利技术所述的表面增强拉曼光谱检测方法，其中，所述探针分子为10-7M的罗丹明6G溶液，使用532nm激光作为光源，激光功率为1％。本专利技术具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法与现有技术不同之处在于：本专利技术的合成方法采用溶剂热反应制备纳米颗粒，具有操作简单，可重复性高，无污染等特点，易于推广和生产。本专利技术的合成方法所获Ti2O3符合纳米结构特征，具有纳米片自组装微球的形貌。该纳米片自组装微球的Ti2O3纳米材料，可直接用作表面增强拉曼基底，实现的表面增强拉曼效应，增强因子可达106。下面结合附图对本专利技术的具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法及应用作进一步说明。附图说明图1为本专利技术的合成方法获得的Ti2O3纳米片自组装微球的扫描电子显微镜照片；图2为以本专利技术的合成方法获得的Ti2O3纳米片SERS基底上取得的10-7M罗丹明6G分子信号。具体实施方式实施例1：一种Ti2O3纳米片自组装微球，其通过以下步骤制备：0.5g乙酰丙酮钛加入到60mL无水丙醇和15mL无水甲醇的混合溶液中，在磁力搅拌器上搅拌1小时，随后转入反应釜中，升温至220℃维持12小时。将反应所得沉淀离心收集，置于管式炉中，氢气气氛下加热至450℃保持6小时，自然冷却至室温。所得产品经XRD、SEM、TEM和EDS等表征后，确定为具有纳米片自组装微球的Ti2O3纳米材料。参见图1，微球的直径约为8微米，微球表面由超薄的Ti2O3纳米片构成，纳米片厚度约为3-8纳米。实施例20.4g乙酰丙酮钛加入到75mL丁醇中，在磁力搅拌器上搅拌1小时，随后转入反应釜中，升温至180℃维持20小时，随后自然冷却至室温,将反应釜中的上清液倒掉，沉淀经10000r/min离心，用水和乙醇清洗三遍。将反应所得沉淀离心收集，置于管式炉中，氢气气氛下加热至500℃保持5小时，自然冷却至室温。所得产品经SEM表征后，确定为具有纳米片自组装微球的Ti2O3纳米材料。实施例3一种具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，包括如下步骤：将质量比为1:100钛酸二异丙酯和乙醇混合，置于反应釜中加热反应，加热至240℃保持12小时，随后自然冷却至室温，从反应后的体系中分离出固体产物；将得到的固体产物在管式炉中气体保护条件下加热，加热温度为400℃，保持9小时，随后自然冷却至室温。所得产品经SEM表征后，确定为具有纳米片自组装微球的Ti2O3纳米材料。实施例4一种具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，包括如下步骤：将质量比为1:200钛酸二异丙酯和乙二醇混合，置于反应釜中加热反应，加热至210℃保持16小时，随后自然冷却至室温，从反应后的体系中分离出固体产物；将得到的固体产物在管式炉中气体保护条件下加热，加热温度为420℃，保持8小时，随后自然冷却至室温。所得产品经SEM表征后，确定为具有纳米片自组装微球的Ti2O3纳米材料。应用实施例实施例1制得的Ti2O3纳米片自组装微球悬浮在乙醇溶液中，吸取一滴滴在载破片上，烘干后形成一个圆斑。将10-7M的罗丹明6G溶液滴在载玻片的圆斑上，烘干。将载玻片放在共聚焦激光拉曼光谱仪上，使用532nm激光作为光源，在激光功率为1％的条件下进行表面增强拉曼光谱测试。结果参见图2。以上所述的实施例仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行描述，并非对本专利技术的范围进行限定，在不脱离本专利技术设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本专利技术的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本专利技术权利要求书确定的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：钛源分散于有机溶剂中，置于反应釜中加热反应，从反应后的体系中分离出固体产物；S2：将步骤S1得到的固体产物在气体保护条件下加热。

【技术特征摘要】
1.一种具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：钛源分散于有机溶剂中，置于反应釜中加热反应，从反应后的体系中分离出固体产物；S2：将步骤S1得到的固体产物在气体保护条件下加热。2.根据权利要求1所述的具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，其特征在于：所述钛源为乙酰丙酮钛和/或钛酸二异丙酯；所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、丙醇、丁醇和甲醇中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，其特征在于：所述钛源和所述有机溶剂的质量比为1:(100～200)。4.根据权利要求3所述的具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，其特征在于：所述有机溶剂为质量比为3：(10～15)的丙醇和甲醇的混合溶剂。5.根据权利要求4所述的具有SERS效应的Ti2O3纳米片自组装微球的合成方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：席广成，叶雨廷，李亚辉，
申请(专利权)人：中国检验检疫科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11