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金属@TiO2核壳纳米粒子的制备及SERS研究
摘要：本文首先介绍了金属@TiO2核壳纳米粒子的制备方法，着重探讨了溶胶-凝胶法和水热法制备的优缺点。接着，介绍了将金属@TiO2核壳纳米粒子应用于表面增强拉曼光谱（SERS）分析中的最新研究进展。最后，总结了当前该领域存在的问题及未来的研究方向。
关键词：金属@TiO2核壳纳米粒子；制备方法；表面增强拉曼光谱；研究进展；问题与展望
1.引言
表面增强拉曼光谱（SERS）是一种将分子拉曼散射信号强度提高到10^6-10^14倍的新型光谱分析技术，其在材料科学、化学、生物学等领域得到了广泛的应用，但由于其分子散射效率很低，因此目前的研究往往依赖于表面增强效应。
近年来，金属@TiO2核壳纳米粒子因其优异的光学性质和化学惯性广泛应用于SERS分析领域，并且很多较为成熟的合成方法也得以拓展到金属@TiO2核壳纳米粒子制备上。因此，本文将着重讨论金属@TiO2核壳纳米粒子的制备方法及其在SERS分析中的应用研究进展。
2.金属@TiO2核壳纳米粒子的制备方法
（1）溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法作为一种古老的化学制备方法，其原理是将适量的金属离子和TiO2溶胶通过Solv-gel过程反应得到核-壳结构的纳米粒子。在制备过程中，由于TiO2有较强的亲水性，因此需要引入适量的引发剂来控制TiO2的氢氧根生成和粘结作用。当得到核-壳结构的纳米粒子后，可以通过离子交换来获得多种金属的纳米粒子，并具有粒径的可调性和形貌的复杂性。
（2）水热法
水热法是目前普遍使用的金属@TiO2核壳纳米粒子制备方法，其原理是在高温高压下将TiO2溶胶和金属粉末混合反应得到核-壳结构的纳米粒子。在反应过程中，TiO2和金属表面的密接接触导致氧化反应的促进，而加盐可以提高反应的选择性和纳米粒子的晶形，并且由于金属和TiO2之间形成了一层稳定的氧化物，因此也得到了良好的稳定性和化学惯性。
3.金属@TiO2核壳纳米粒子在SERS中的应用研究进展
（1）金属@TiO2核壳纳米粒子表面的拉曼特异性
金属@TiO2核壳纳米粒子表面存在特异的拉曼特征，即金属从阳极一侧进入TiO2晶体，导致Ti-O键的某些振动模式相对弱，而Ti-O-M键的拉曼信号被大大增强。由于Ti-O-M键的密集和复合特性，使得金属@TiO2核壳纳米粒子表面表现出非常好的SERS特性。除了金属元素外，还可以将其他分子与金属@TiO2核壳纳米粒子复合，以增加其特异性。
（2）金属@TiO2核壳纳米粒子的SERS离子探针
在传感器应用中，金属@TiO2核壳纳米粒子作为一种SERS离子探针在水中具有很高的灵敏度和选择性。该方法通过将银离子和TiO2溶胶混合，可以制备高效彩色SERS探针，并且该方法还可以通过别名实现多样化的彩色SERS探针。
（3）金属@TiO2核壳纳米粒子的SERS激发和储能
金属@TiO2核壳纳米粒子作为一种光激发拉曼信号的SERS探针，其表面活性硫和金属APS可以被选择性地预先修饰，从而实现光催化反应和光催化储能。该方法的优点是可以通过单一过程来实现多项反应，从而为SERS领域的可持续发展提供新的方向。
4.存在的问题和未来的研究方向
在金属@TiO2核壳纳米粒子制备和SERS应用方面仍存在一些问题。例如，目前制备的很多纳米粒子存在自聚集问题，在稳定性和形貌上仍存在一定的挑战；此外，在实际应用中，仍需要更多大量样品和实际细胞的研究来验证这些探针的优越性。
为了解决这些问题，未来的研究将集中于以下几个方面：（1）探究不同催化剂和配体对金属@TiO2核壳纳米粒子形貌和性能的影响，以获得更优的制备方法；（2）改进自组装和模板法，增强纳米粒子的稳定性和一致性；（3）将金属@TiO2核壳纳米粒子应用于生物样品中，以实现SERS的临床应用。
5.结论
综上所述，金属@TiO2核壳纳米粒子的制备方法越来越成熟，并且在SERS领域的研究也获得了很多进展。未来，这一领域还需要继续研究制备方法、提高探针的灵敏度和选择性，以实现实际应用。