[发明专利]金纳米阵列电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米电极的制备方法，具体地说是一种金纳米阵列电极的制备方法。

背景技术

纳米电极是电极一维尺寸为纳米极的一类电极。由于其尺寸小，与常规尺寸电极相比较具有诸多优点：能够显著提高传质过程的速率，具有非常低的双电层充电电流和小的时间常数以及IR降等，可以大大的提高测量的灵敏度和分辨率，可用来研究常规电极无法研究的快速电化学反应机理。由于纳米电极尺寸很小，处理和操作单个纳米电极较困难，并且由于其电化学响应信号小，需要更灵敏的仪器。而纳米阵列电极由成千上万个单个纳米电极集中在一个基体上，能得到更强、更可靠的响应信号，因此，可以使用常规的电化学仪器研究在纳米电极上进行的电化学过程。金纳米不仅与生物大分子具有良好的相容性，而且具有纳米材料的表面效应、体积效应、量子尺寸效应等纳米材料的特质。因而，金纳米阵列电极在生物学、医药和环境等领域具有非常广阔的应用前景。

目前纳米阵列电极的制作方法主要有自组装法、化学刻蚀法、光刻法和模板法等。ZL01140468.X公布了一种金单晶纳米岛阵列薄膜电极的制备方法，以氨基丙基三甲氧基硅烷修饰玻片或氧化铟锡导电玻璃上的直径约为2.5nm的金纳米粒子饱和自组装单层膜为催化模板，采用适当浓度的氯金酸/羟氨为化学镀金液，在室温静置状态下通过控制反应时间，可在纳米尺度范围内控制岛状金膜的取向生长，获得Au(111)纳米岛阵列薄膜及电极。

模板制备法是选择具有纳米孔径的多孔材料作为模板，在模孔内合成所要的纳米材料。目前主要采用多孔氧化铝膜和聚碳酸酯滤膜为硬模板，在模孔中通过气相沉积法、电化学沉积及化学沉积等方法制得纳米阵列。然后，将这种纳米阵列组装在导电基体上，可以制成纳米阵列电极。由于模板孔径大小一致，采用模板法制作的纳米阵列具有孔径相同、单分散的特点，通过调整模板的各种参数或选择不同的模板可制得不同尺寸的纳米阵列。因此，基于模板法制备的纳米阵列电极可以实现对纳米电极结构和尺寸的有效控制。目前，模板法制备的纳米阵列电极主要通过电化学沉积和化学沉积来实现。电化学沉积是在带通孔的模板的一面覆盖一层金属膜，然后将覆有金属膜的一面与导电基体接触连接或者直接将金属膜作为导电基体进行电沉积，在模板的孔中沉积出纳米线。通过溶解或部分溶解模板，控制纳米线的长度，得到不同类型的纳米阵列电极。中国专利申请200480040759.7公开了一种纳米阵列电极的制造方法以及使用其的光电转换元件，通过向在电解液中对铝进行阳极氧化得到的阳极氧化多孔氧化铝膜的细孔中埋入电极材料，或者通过向在电解液中对铝进行阳极氧化得到的阳极氧化多孔氧化铝膜的细孔中埋入材料后，向除去阳极氧化多孔氧化铝膜而制成的纳米阵列的细孔中埋入电极材料，或者通过反复向阳极氧化多孔氧化铝膜的细孔中埋入电极材料的操作而埋入多种电极材料，从而能够制造纳米结构受控的纳米阵列电极，提供使用了利用该方法制造的纳米阵列电极的高性能、高效率的光电转换元件。

模板法制作纳米阵列电极使用的模板材料主要是聚碳酸酯滤膜和多孔阳极氧化铝膜，这两种膜现均已商品化。由于聚碳酸酯滤膜厚度仅为几微米，质地柔软，操作过程中其在镀液中的位置飘移不定，难以控制；沉积后，表面和滤膜孔中均有金沉积层，需要彻底去除其中一面的镀金膜，以便露出轮廓清晰的纳米金盘阵列，操作中既要保证膜不变形，又要保证纳米线不断。目前，上述两方面问题有效的解决办法尚无文献报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种操作简单，重现性好，且制得电极具有显著的纳米电极电化学特征、性能稳定的金纳米阵列电极的制备方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种金纳米阵列电极的制备方法，其特征是：以聚碳酸酯滤膜为模板，其步骤如下：

(1)将聚碳酸酯滤膜固定在的非金属片或非金属夹板上，放入甲醇中浸泡清洗5分钟，辅以超声波处理；

(2)将甲醇浸泡清洗后的聚碳酸酯滤膜放入SnCl₂、CF₃COOH的甲醇和水混合液中进行敏化前处理，所述敏化混合液为SnCl₂ 0.02-0.1M，CF₃COOH0.05-0.2M，1∶1(v/v)甲醇和水的混合液，温度为常温，时间为30-60min，辅以超声波处理；

(3)将敏化并清洗后的聚碳酸酯滤膜放入银的含量为0.01-0.1M的银氨溶液进行预镀银；