[发明专利]一种多孔网状金纳米片阵列及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金纳米材料技术领域，涉及一种多孔网状金纳米片阵列以及它的制备方法。

背景技术

金纳米结构由于其独特的物理化学特性和在传感器、光学，催化和表面增强拉曼散射(SERS)等方面的广泛应用而备受人们青睐，被广泛地应用于电学、光学、催化、传感和医疗诊断等领域。金纳米材料的催化性能和光电子特性与其颗粒的形状和大小有着密切的关系，因此合成形貌和尺寸可控的纳米结构是材料研究的热点。

常见的合成方法有溶剂包覆沉积和光刻技术纳形成法，其中溶剂包覆沉积是胶体粒子通过连接分子和修饰剂与材料成键从而影响形成的金纳米片的表面化学性质。光刻技术纳形成的纳米结构品质高和形貌统一，但其需昂贵的仪器，同时还具有复杂、费时等局限性。

大量研究着重在金电极或者预涂一层金纳米材料的其他电极上合成金纳米材料，在异质的材料上构建金纳米材料的研究较少。因此，实现大规模生产金纳米材料仍是非常具有挑战性。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有的金纳米材料制备过程中所存在的上述问题，而提出了一种采用一步电沉积法制备金纳米片阵列的制备方法。

本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：一种多孔网状金纳米片阵列的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

（1）、配制含金离子的电解夜；

（2）、采用三电极体系以稳定电位值对步骤(1)中的电解液进行电沉积；

（3）、沉积一定时间后，在工作电极上形成多孔网状金纳米片阵列（AuPTSAs）。

在上述的一种多孔网状金纳米片阵列的制备方法中，所述的电解液由氯金酸（HAuCl₄）、硫酸（H₂SO₄）和1-甲基咪唑混合而成，其中氯金酸（HAuCl₄）物质的量浓度为：5.0～20mmol/L。

在上述的一种多孔网状金纳米片阵列的制备方法中，所述的硫酸物质的量浓度为：0.1～1mol/L。硫酸用于调节PH值。

在上述的一种多孔网状金纳米片阵列的制备方法中，所述的氯金酸（HAuCl₄）、硫酸（H₂SO₄）和1-甲基咪唑物质的量浓度分别为：10mmol/L、0.5mol/L、1.25mol/L。

1-甲基咪唑是重要的芳香杂环有机化合物，通常用作离子液体前驱体合成金纳米链、金纳米棒、金纳米片。例如，在液体离子[BMIM][PF6]和甲酰胺的混合溶剂中可轻易的制备刺状金纳米片。1-甲基咪唑官能团选择性吸附于金的特殊晶面使该金纳米结构沿(111)的方向增长。在本文中，采用一步电沉积法制备多孔网状金纳米片阵列(AuPTSAs)，利用1-甲基咪唑分子用作吸附调控分子使其沿(111)的方向生长，且垂直于电极表面形成阵列。

在上述的一种多孔网状金纳米片阵列的制备方法中，所述的电沉积时间为60～1200s。

在上述的一种多孔网状金纳米片阵列的制备方法中，所述的电沉积时间为600s。

在上述的一种多孔网状金纳米片阵列的制备方法中，所述电沉积时的电位值为-0.2V～-0.6V。

在上述的一种多孔网状金纳米片阵列的制备方法中，所述电沉积时的电位值为-0.4Ｖ。

在上述的一种多孔网状金纳米片阵列的制备方法中，所述的三电极体系中采用铂丝做辅助电极，饱和甘汞电极做参比电极，制备金纳米粒子的修饰玻碳电极做工作电极。

本发明的第二个目的是针对现有的金纳米材料所存在的上述问题，而提出了一种催化性能较好，纯度较高的多孔网状金纳米片阵列。

本发明的第二个目的可通过下列技术方案来实现：一种多孔网状金纳米片阵列（AuPTSAs），其特征在于，它由多个多孔纳米片相互连接成网状结构。

在上述的一种多孔网状金纳米片阵列（AuPTSAs）中，所述的纳米片由多个微小树枝分支自组装而成，树枝分支表面具有相同生长方向和间距的晶格条纹。

在上述的一种多孔网状金纳米片阵列（AuPTSAs）中，所述的纳米片垂直于基底。

在上述的一种多孔网状金纳米片阵列（AuPTSAs）中，所述纳米片的大小范围为1.0～2.0μm，直径在50～100nm之间。