[发明专利]银纳米柱簇阵列及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种簇阵列及制备方法和用途，尤其是一种银纳米柱簇阵列及其制备方法和用途。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)光谱能够提供分子振动的指纹信息，甚至可以实现单分子探测，是最灵敏的分析技术之一。因此，SERS技术在分析化学、生物化学、生物医药、环境监测和食品安全检测等领域有着广泛的应用。目前，对于实现SERS探测技术的应用而言，要解决的关键问题之一是制备高SERS活性、信号均匀性和可重复性好的基底。为此，人们做出了不懈的努力，如中国发明专利申请CN 102776536A于2012年11月14日公布的本申请人的一种巯基-β-环糊精修饰的银纳米棒阵列及其制备方法和用途。该申请中提及的银纳米棒的棒长为150～600nm、棒直径为60～90nm、棒间距为10～40nm，其覆于厚度为20～50μm的金膜上；制备的过程为依次使用二次阳极氧化法获得通孔氧化铝模板、离子溅射法于通孔氧化铝模板的一面溅射金膜后将其置于银电解液中进行电沉积，以及再将其置于酸或强碱溶液中腐蚀掉氧化铝模板后，置于巯基-β-环糊精水溶液中浸泡至少1h，制得产物；以用于快速检测痕量PCB77或PCB101。这种产物虽具有较高的SERS活性，却因银纳米棒过长致使顶端不能保持原阵列的整齐划一而使其信号的均匀性和可重复性难尽人意，再加上银纳米棒间距过大而无法获得更高的SERS活性；此外，制备方法也不能解决上述之难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的欠缺之处，提供一种结构简单，SERS信号的均匀性和可重复性好的银纳米柱簇阵列。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述银纳米柱簇阵列的制备方法。

本发明要解决的又一个技术问题为提供一种上述银纳米柱簇阵列的用途。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：银纳米柱簇阵列由金膜上的银纳米柱阵列组成，特别是，

所述金膜的厚度≥100nm；

所述银纳米柱阵列为银纳米柱簇阵列，所述组成银纳米柱簇阵列的银纳米柱簇由顶端聚集的20根以上的银纳米柱构成；

所述构成银纳米柱簇的银纳米柱的柱直径为55～75nm、柱长为750～850nm、柱根中心间距为130～170nm。

作为银纳米柱簇阵列的进一步改进：

优选地，银纳米柱簇呈六方有序排列；利于进一步地提高SERS信号的均匀性和可重复性。

优选地，金膜的底面覆有厚度≥200nm的铜膜；利于以较低的造价来增强整体的牢固性。

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：上述银纳米柱簇阵列的制备方法包括使用阳极氧化法获得通孔氧化铝模板，特别是主要步骤如下：

步骤1，先将球直径为1.5～2.5μm的单层晶体模板转移至孔直径为55～75nm的通孔氧化铝模板的表面，得到复合模板，再于复合模板的带有单层晶体模板的一面溅射厚度≥50nm的金膜，得到其一面覆有金膜的复合模板；

步骤2，先将其一面覆有金膜的复合模板置于银电解液中，于电流密度为70～300μA/cm²的恒电流下电沉积至少10min，得到其一面覆有金膜、孔中置有银纳米柱的复合模板，再使用化学或物理的方法去除复合模板中的单层晶体模板，得到其一面覆有金膜、孔中置有银纳米柱的氧化铝模板；

步骤3，先于其一面覆有金膜、孔中置有银纳米柱的氧化铝模板的金膜的一面溅射厚度≥50nm的金膜后，将其置于碱或酸溶液中溶解掉氧化铝模板，得到其上置有银纳米柱阵列的金膜，再将其上置有银纳米柱阵列的金膜干燥，制得银纳米柱簇阵列。

作为银纳米柱簇阵列的制备方法的进一步改进：

优选地，单层晶体模板为聚苯乙烯胶体球模板，或氧化硅微球模板。

优选地，银电解液为浓度为2～10g/L的硝酸银(AgNO₃)、1～10g/L的乙二胺四乙酸、5～30g/L的亚硫酸钠(Na₂SO₃)和5～20g/L的磷酸氢二钾(K₂HPO₄)的混合液。

优选地，去除复合模板中的单层晶体模板的化学方法为使用二氯甲烷溶液将聚苯乙烯胶体球模板溶解掉，物理方法为人工铲除。

优选地，于碱或酸溶液中溶解掉氧化铝模板前，先于金膜的底面电沉积厚度≥200nm的铜膜。

为解决本发明的又一个技术问题，所采用的又一个技术方案为：上述银纳米柱簇阵列的用途为：