调控金纳米花表面凸起的策略及其表面增强拉曼散射活性

摘要

以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与十二烷基硫酸钠（SDS）通过阳离子架桥形成的拟聚阴离子为软模板，通过改变PVP、SDS和纳米材料前驱体氯金酸（HAu Cl₄）浓度以及反应时间等因素，调控还原产物金纳米花形貌及粒径。表面张力、电导率、毛细管电泳及Zeta电位等实验结果表明PVP-SDS-HAu Cl₄形成新的拟聚阴离子，透射电子显微镜和X射线衍射结果表明SDS、PVP和HAu Cl₄的较低浓度组合更易获得表面凸起丰富的金纳米花。PVP-SDS拟聚阴离子发挥了二级软模板作用，在PVP (50 g·L^-1)-SDS (2 mmol·L^-1)-HAu Cl₄ (0.25 mmol·L^-1)溶液中调控合成的金纳米花为{111}晶面为主的面心立方结构，其平均等效粒径为108 nm，且表面上密集分布约16.5 nm的凸起。该金纳米花有较强的表面增强拉曼散射（SERS）活性，探针分子罗丹明6G的SERS信号强度依赖于金纳米花的表面凸起形貌。该研究中金纳米花的SERS增强因子最高达6.71×10～7，优于同类金纳米花的文献报道水平（10～6）；尽管低于石墨负载的金纳米粒子（1×10～8）或阳离子软模板合成的金纳米棒（5×10～9），但成功避免了基质干扰或阳离子强吸附使应用受限。

关键词

金纳米花 / 表面增强拉曼散射 / 纳米凸起 / 拟聚阴离子 / 软模板