[发明专利]银-金多孔纳米棒阵列及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米棒阵列及制备方法和用途，尤其是一种银-金多孔纳米棒阵列及其制备方法和用途。

背景技术

近年来，基于纳米结构表面增强拉曼散射（SERS）效应的检测方法所具有的“指纹”识别能力、灵敏度高和易于实现快速检测等优点，已引起了人们的广泛关注。理论与实验研究表明，SERS效应主要来源于纳米单元之间产生的电磁场增强。纳米单元之间的间隙处会产生通常称之为“热点”的很强的局域耦合电场，为了获得这种具有“热点”性能的纳米结构材料，人们做出了各种努力，如在《Platinum Coated，Nanoporous Gold Nanorod Arrays: Synthesis and Characterization》，Adv.Mater.2007，19，1612–1615（《铂包覆的多孔金纳米棒阵列的合成与表征》，先进材料杂志，2007年第19卷1612～1615页）一文中公开了一种包覆铂膜的多孔金纳米棒阵列的合成。合成的产物为400nm厚的金膜上竖直有序地排列着的多孔金纳米棒，纳米棒的直径为240nm、长度约4.5μm，多孔金纳米棒的表面包覆有铂膜；合成的步骤为在一面镀有金膜的氧化铝模板的孔中电沉积金银合金纳米棒阵列后，先腐蚀氧化铝膜板再腐蚀金银合金纳米棒，之后，对获得的多孔金纳米棒阵列先电沉积铜膜，再将铜膜置换成铂膜后得到产物。但是，无论是铂包覆的多孔金纳米棒阵列，还是其合成的过程，均存在着不足之处，首先，产物在催化领域虽有着优异的性能，却因铂的包覆而极大地限制了多孔金纳米棒阵列在SERS效应中所起到的关键作用；其次，产物中的多孔金纳米棒的尺寸过大，且棒顶部多有粘接，影响了多孔金纳米棒之间电磁场增强的产生；再次，支撑多孔金纳米棒阵列的金膜厚度偏薄，难以保证产物整体结构的稳定性；又次，电沉积金银合金纳米棒阵列时，因使用了含氰化金钾和氰化银钾的氰化物电解液，而不仅极易造成对环境的污染，还制约了产物的应用；又次，先腐蚀氧化铝膜板再腐蚀金银合金纳米棒的工艺，导致了多孔金纳米棒顶端的粘接和倒伏现象的发生；最后，合成不了具有较高SERS活性基底的产物。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种结构稳定，具有较高SERS活性的银-金多孔纳米棒阵列。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述银-金多孔纳米棒阵列的制备方法。

本发明要解决的还有一个技术问题为提供一种上述银-金多孔纳米棒阵列的用途。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：银-金多孔纳米棒阵列包括包覆有金属膜的竖立于金膜上的金多孔纳米棒组成的阵列，特别是，

所述金属膜为银膜，所述银膜的厚度为3～15nm；

所述金膜下覆有甲基丙烯酸甲酯衬底，所述甲基丙烯酸甲酯衬底的厚度≥10μm；

所述构成金多孔纳米棒阵列的金多孔纳米棒的棒长为150～250nm、棒直径为50～70nm，其上孔的直径为5～20nm。

作为银-金多孔纳米棒阵列的进一步改进，所述的金膜的厚度为90～200nm。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述银-金多孔纳米棒阵列的制备方法包括于纳米通孔氧化铝膜板的一面镀金膜，特别是完成步骤如下：

步骤1，先将一面镀有金膜的氧化铝模板置于混合电解液中，于电压为0.2～0.8V的恒压直流下电沉积1～10min，其中，混合电解液由硝酸银电解液与氯金酸电解液按照两者含有的金离子与银离子之比为1：2～5的比例混合而成，得到一面镀有金膜、孔中沉积有金银合金纳米棒阵列的氧化铝模板，再将一面镀有金膜、孔中沉积有金银合金纳米棒阵列的氧化铝模板置于0～2℃下的浓度为65～69wt%的硝酸溶液中反应1～10min，得到一面镀有金膜、孔中置有金多孔纳米棒阵列的氧化铝模板；

步骤2，先于一面镀有金膜、孔中置有金多孔纳米棒阵列的氧化铝模板的金膜的另一面上涂敷液态甲基丙烯酸甲酯，待其固化后，得到其一面镀有金膜、孔中置有金多孔纳米棒阵列以及金膜上涂敷有甲基丙烯酸甲酯的氧化铝模板，再将其一面镀有金膜、孔中置有金多孔纳米棒阵列以及金膜上涂敷有甲基丙烯酸甲酯的氧化铝模板置于硝酸银电解液中，于交流电压为0.08～0.12V下电沉积5～30s，其中，交流电压为占空比为15～25%、频率为800～1200Hz的方波，之后，将其置于碱溶液中去除氧化铝模板，制得银-金多孔纳米棒阵列；