[发明专利]可控电沉积金纳米线网络的制备方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种可控电沉积金纳米线网络的方法。

背景技术

金纳米材料由于其具有良好的电导、热导以及生物相容性，被广泛地应用于电学、光学、催化、传感和医疗诊断等领域。金纳米线因为其巨大的表面积、较高的表面活性和长径比、对周围环境的敏感性等特性在催化和传感领域有重大的应用前景。比如：金纳米线阵列太阳能吸收器、垂直磁记录介质和纳米级电极等（Bellizad L, Miltat J, Thiaville A, et al. Observing magnetic nanowires by means of magnetic force microscopy [J]. J. Magn. Magn. Mater. 1998, 190 (1-2): 1）。

纳米线的溶液合成技术是最为普遍的方法是种子生长法[CJ Murphy，NR Jana. Controlling the aspect ratio of inorganic nanorods and nanowires [J]. Adv Mater, 2002, 14(1): 80]：以3.5 nm的Au纳米粒子作为种子，以CTAB为保护剂制备金纳米棒和纳米线。

然而要将溶液法合成的Au纳米线得以应用，这需要将金纳米线组装成二维或三维的纳米结构[H Feng, Y Yang, Y You, et al. Simple and rapid synthesis of ultrathin gold nanowires, their self-assembly and application in surface-enhanced Raman scattering. Chem. Commun., 2009, 45(15):1984-1986]，过程比较繁琐。目前，直接在基底上制备金纳米线二维或三维结构的方法主要有模板法、台阶生长法和合金溶解法：

（1）模板法[M Wirtz, C R Martin, Template-fabricated gold nanowires and nanotubes [J], Adv. Mater. 2003, 15(5): 455]。这是一种制备纳米线二维和三维结构的有效方法，可以精确地控制所制纳米线的直径和长度。比如：Au纳米线可以在多孔Al₂O₃模板（或聚碳酸酯模板）的孔中限制生长，除模板后，形成竖直排列的Au纳米线阵列。

（2）台阶生长法[S Morin, A Lachenwitzer, OM Magnussen, et al. Potential controlled step flow to 3D step decoration transition: Ni electrodeposition on Ag (111) [J]. Phys. Rev. Lett. 1999, 83(24): 5066; EC Walter, MP Zach, F Favier, et al. Metal nanowire arrays by electrodeposition [J]. Chem. Phys. Chem. 2003, 4(2): 131]。这种方法是将金属或其它氧化物材料选择性地沉积在单晶（或高定向热解石墨）表面台阶边缘上，可控地连续生长出不同宽度的线间距的纳米线。比如：可以在高定向热解石墨上制备Au纳米线，并发现纳米线半径与沉积时间的平方根呈比例关系。该方法对基底要求苛刻，而且仅仅能够得到金纳米线二维结构。

（3）合金溶解法[Caixia Xu, Jixin Su, Xiaohong Xu, PengpengLiu, et al.Low Temperature CO Oxidation over Unsupported Nanoporous Gold [J]. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 42-43]。这种方法通过溶解金银合金中的银组分，从而得到三维金纳米孔结构，孔洞的大小可以根据金银的组成比来控制。尽管该方法可以制备三维金纳米结构，但是过程比较复杂，而且造成贵金属Ag的浪费，并不是一种可持续发展的方法。

目前还未见有关三维金纳米线网络结构的报道。这种金纳米线网络由于其能够提供大的表面积供其它纳米材料和生物分子的负载， 是有效的催化、化学和生物传感的基底材料。鉴于此，发明一种简单且能够大规模生产的金纳米线网络结构的制备技术是很有必要的。

发明内容