一种多孔棒状Fe2O3/Ag的制备方法及应用

一种多孔棒状fe2o3/ag的制备方法及应用
技术领域
1.本发明涉及无机化学纳米材料领域，具体涉及一种多孔棒状fe2o3/ag的制备方法及在sers活性基底方面的应用。


背景技术：

2.表面增强拉曼光谱(sers)是一种快速、灵敏的分析检测方法，已被广泛应用于生化材料及药物的检测和分析。在sers检测中，sers活性基底对检测结果起着重要的决定作用，通过制备得到具有高增强能力的sers活性基底，以期实现极高的检测灵敏度。
3.目前市面上的利用化学合成方法制备的纳米粒子溶胶直接作为sers活性基底的方法，工艺简单，方便便宜，可批量化生产，但制备得到的活性基底的增强能力相对较弱；还有利用物理、化学或电化学等方法沉积金属纳米粒子，得到有序金属纳米粒子阵列的sers活性基底，具有较高的拉曼信号增强能力，良好的信号稳定性和可重复性，但沉积法设备比较贵，制备过程受有序模板的限制，工艺复杂。
4.本发明考虑到fe2o3是一种窄带隙的半导体材料，容易获得，且稳定性较好，ag可以有效地捕获光生电子，使得电子空穴对能有效分离，对拉曼光谱具有十分明显的增强效果，因此，将ag与多孔棒状fe2o3粒子结合作为sers活性基底来提高检测灵敏度是个很好的研究方向。


技术实现要素：

5.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种多孔棒状fe2o3/ag的制备方法及应用，该制备方法简单，制备成本低，可批量生产；制备得到的中空多孔的棒状fe2o3/ag粒子性能稳定、具有较强sers活性。
6.为实现上述目的，本发明一种多孔棒状fe2o3/ag的制备方法，包括一种多孔棒状fe2o3/ag的制备方法，包括以下步骤：
7.s1:取硝酸铁和葡萄糖充分溶解于乙二醇溶液中，得到溶液a；
8.s2:将上述溶液a倒入高压反应釜中，并将高压反应釜放置在恒温炉中反应，反应结束后自然冷却至室温，得到溶液b；
9.s3：将上述高压反应釜内溶液b取出，用无水乙醇洗涤后得到沉淀物c；
10.s4：将上述沉淀物c干燥，得到棒状fe2o3/c粒子；
11.s5：将上述fe2o3/c粒子倒入干净的瓷舟中，放入管式炉，在通入空气的环境下，高温反应得到多孔棒状fe2o3粒子；
12.s6：称取硝酸银充分溶解于超纯水中，配制硝酸银溶液；
13.s7：将制备的多孔棒状fe2o3粒子碾磨后倒入硝酸银溶液反应釜中，充分搅拌，得到溶液d；
14.s8：将溶液d转移到高压反应釜中，将高压反应釜放入恒温炉加热，待高压反应釜降温到室温后取出高压反应釜，倒出沉淀，经过水洗和醇洗后，将沉淀放入真空干燥箱干
燥，得到多孔的棒状fe2o3/ag。
15.进一步地，步骤s1中所述硝酸铁和葡萄糖的摩尔数比为3：10～3：2。
16.进一步地，所述乙二醇溶液的用量为使硝酸铁摩尔浓度为0.016～0.03mol/l。
17.进一步地，步骤s2中反应的温度为150～280℃，反应时间为10～15h。
18.进一步地，步骤s5中管式炉加热温度为400℃～800℃，反应时间为1～5h。
19.进一步地，步骤s6中配制的硝酸银溶液浓度为1.2～3.8mmol/l。
20.进一步地，步骤s7中多孔棒状fe2o3粒子和硝酸银的摩尔数比为5：12～5：3。
21.进一步地，步骤s8中恒温炉加热温度为150～220℃，加热时间为10～16h。
22.进一步地，所述高压反应釜为聚四氟乙烯内衬高压反应釜。
23.本发明的另一个目的是提供一种制备得到的多孔棒状fe2o3/ag在sers活性基底方面的应用。
24.本发明的有益效果在于：
25.1.本发明所提供的多孔的棒状fe2o3/ag粒子制备方法简单，原材料无毒，对环境无污染，制备成本低，可批量生产；
26.2.多孔的棒状fe2o3/ag粒子具有制备简单、性能稳定以及较强sers活性的特点。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明实施例1制备的多孔的棒状fe2o3/ag粒子的xrd衍射图；
29.图2为本发明实施例1制备的多孔的棒状fe2o3/ag粒子的sem图；
30.图3为本发明实施例1制备的多孔的棒状fe2o3/ag粒子为基底时，测得的罗丹明6g的拉曼光谱图，图中曲线从上到下是罗丹明6g(r6g)浓度依次减小的曲线图，由上到下依次为10-3
mol/l、10-4
mol/l、10-5
mol/l、10-6
mol/l、10-7
mol/l、10-8
mol/l、10-9
mol/l、10-10
mol/l浓度曲线；
31.图4为本发明实施例1制备的多孔的棒状fe2o3/ag粒子为基底时，r6g的特征峰(1361cm-1
)强度随浓度的变化关系图。
具体实施方式
32.下面结合具体实例对本发明的发明方法进行详细描述和说明。其内容是对本发明的解释而非限定本发明的保护范围。
33.实施例1
34.一种多孔棒状fe2o3/ag的制备方法，包括以下步骤：
35.(1)取0.7575g硝酸铁和0.5g葡萄糖充分溶解于75ml乙二醇溶液中。
36.(2)将溶液倒入100ml的聚四氟乙烯内衬高压反应釜中，并将反应釜放置在恒温炉中，反应12h后自然冷却至室温。
37.(3)将高压反应釜内溶液取出，用无水乙醇洗涤三次后得到沉淀物。
38.(4)将沉淀物在60℃下干燥12h，得到棒状fe2o3/c粒子。
39.(5)将fe2o3/c粒子倒入干净的瓷舟中，放入管式炉，在通入空气的环境下，600℃反应2h，得到多孔的棒状fe2o3粒子。
40.(6)称取硝酸银充分溶解于超纯水中，配制得到1.504mmol/l的硝酸银溶液。
41.(7)将20mg的多孔的棒状fe2o3粒子碾磨后倒入75ml的硝酸银溶液中，充分搅拌，然后将溶液转移到高压反应釜中。
42.(8)将高压反应釜放入恒温炉，180℃条件下加热12小时，待高压反应釜降温到室温后取出高压反应釜，倒出沉淀，经过多次水洗和醇洗后，将沉淀放入真空干燥箱干燥，得到多孔棒状fe2o3/ag粒子。
43.实施例2
44.(1)取0.7g硝酸铁和0.4g葡萄糖充分溶解于75ml乙二醇溶液中。
45.(2)将溶液倒入100ml的聚四氟乙烯内衬高压反应釜中，并将反应釜放置在恒温炉中，反应12h后自然冷却至室温。
46.(3)将高压反应釜内溶液取出，用无水乙醇洗涤后三次得到沉淀物。
47.(4)将沉淀物在60℃下干燥12h，得到棒状fe2o3/c粒子。
48.(5)将fe2o3/c粒子倒入干净的瓷舟中，放入管式炉，在通入空气的环境下，580℃反应2h，得到多孔的棒状fe2o3粒子。
49.(6)称取硝酸银充分溶解于超纯水中，得到1.4mmol/l的硝酸银溶液中。
50.(7)将20mg的多孔的棒状fe2o3粒子碾磨后倒入75ml的硝酸银溶液中，充分搅拌，然后将溶液转移到高压反应釜中。
51.(8)将高压反应釜放入恒温炉，170℃的条件下加热14小时，待高压反应釜降温到室温后取出高压反应釜，倒出沉淀，经过多次水洗和醇洗后，将沉淀放入真空干燥箱干燥，得到多孔棒状fe2o3/ag粒子。
52.对实施例1～2制备方法得到的多孔棒状fe2o3/ag粒子进行分析，以实施例1为例，实施例1所得到的多孔棒状fe2o3/ag粒子的xrd图谱如图1所示，从图1中可以看出，在38.12
°
、44.28
°
、64.43
°
、77.47
°
和81.54
°
处出现的衍射峰，正好与标准卡片pdf#04-0783上ag的(111)、(200)、(220)、(311)、(222)晶面一一对应，从而可以得出的是ag粒子，在图1中用“δ”表示。在24.13
°
、33.15
°
、35.61
°
、40.90
°
、49.47
°
、54.09
°
、57.59
°
和62.45
°
出现的衍射峰，正好与标准卡片pdf#33-0664上fe2o3的(012)、(104)、(110)、(113)、(024)、(116)、(018)、(214)晶面一一对应，从而得出产物确实为fe2o3粒子，在图1中用“ο”表示。
53.所得到的多孔棒状fe2o3/ag粒子的sem图如图2所示，从图2中可以看出所得粒子的表面具有孔隙，粒子的长度为1.69μm
±
0.182μm，宽度为0.45μm
±
0.014μm。
54.以多孔棒状fe2o3/ag为基底，不同浓度的罗丹明6g(r6g)的sers图如图3所示，从图中可以看出，图中曲线从上到下是罗丹明6g(r6g)浓度依次减小的曲线图，波数为1311cm-1
和1361cm-1
的特征峰强度随浓度的降低而减小，最小可测浓度达10-10
mol/l，表明多孔棒状fe2o3/ag具有较强的活性。
55.以fe2o3/ag为基底，r6g的特征峰(1361cm-1
)强度随浓度的变化关系图如图4所示，从图中可以看出，随着r6g浓度的降低，其特征峰的强度随之降低。
56.另通过实验证实当得到棒状fe2o3/c粒子，不进行步骤(5)直接与硝酸银溶液反应，
得到的fe2o3/ag/c其活性远不如本技术实施例1的活性好，效果不明显；另做出纳米级粒子，经实验对比效果均没有本实施例好。
57.综上，本技术的制备方法得到的多孔棒状fe2o3/ag粒子具有较强的活性，最小可测浓度达10-10
mol/l，在该材料表面拉曼散射光谱强度能得到非常显著的增强，因此可以将其用作sers活性基底。
58.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。