[发明专利]表面构筑有金、银纳米丝的金纳米管阵列及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种金纳米管阵列及制备方法和用途，尤其是一种表面构筑有金、银纳米丝的金纳米管阵列及其制备方法和用途。

背景技术

自从碳纳米管(CNTs)被发现以来，人们又发现其它材料的纳米管也具有独特的物理性质，因此合成各种材料的纳米管引起了人们的关注。其中，金(Au)纳米管除具有良好的导电性能、优异的力学性能和光学性能之外，还可以通过表面的自由电子与入射光作用而产生表面增强拉曼散射(SERS)效应。SERS技术目前作为一种痕量检测的有力工具，具有高灵敏度和“指纹效应”，在环境、化学、生物等领域具有广泛的应用前景。近期，人们为了获得具有高活性SERS基底的金纳米管阵列，作了一些有益的尝试和努力，如题为“The controlled fabrication and geometry tunable optics of gold nanotube arrays”，Nanotechnology，2011，22，045705.(“金纳米管阵列的可控制备及其几何形貌可调的光学性能研究”，《纳米技术》，2011年第22卷045705页)的文章。该文中提及的制备方法为先在玻璃片上真空溅射多层材料——8nm厚的五氧化二钽、5nm厚的金电极和350nm厚的铝层，再对金电极上的铝层依次使用阳极氧化法成孔和氢氧化钠溶液扩孔，得到多孔氧化铝模板；之后，先在多孔氧化铝模板内电沉积聚吡咯纳米线，再用氢氧化钠溶液在聚吡咯纳米线周围进行第二次扩孔后，电沉积金材料；最后，先使用等离子体刻蚀去除聚吡咯纳米线，再使用氢氧化钠溶液腐蚀掉氧化铝模板，得到内径15～30nm、管壁厚5～15nm、管长达300nm的金纳米管阵列。这种金纳米管阵列和其制备方法，都存在着不尽人意之处，首先，金纳米管阵列虽可用作SERS活性基底，却因其比表面积仍偏小，且贵金属金的SERS活性也不是最高，而限制了其对待测分子的吸附能力和SERS活性的进一步增强；其次，制备方法既过于繁琐，又不能制得具有更高吸附能力和更强SERS活性的SERS基底。

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，提供一种比表面积大、SERS活性高的表面构筑有金、银纳米丝的金纳米管阵列。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述表面构筑有金、银纳米丝的金纳米管阵列的制备方法。

本发明要解决的又一个技术问题为提供一种上述表面构筑有金、银纳米丝的金纳米管阵列的用途。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：表面构筑有金、银纳米丝的金纳米管阵列包括竖立于金膜上的金纳米管组成的管阵列，特别是，

所述金纳米管的内外壁上构筑有沿金纳米管径向生长的金、银纳米丝；

所述金纳米管的管长为140～180nm、管外径为60～80nm、管壁厚为10～26nm；

所述金、银纳米丝的丝长均为6～10nm、丝直径均为3～6nm。

作为表面构筑有金、银纳米丝的金纳米管阵列的进一步改进：

优选地，金膜的厚度为240～270nm。

优选地，金、银纳米丝均为多晶体。

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：上述表面构筑有金、银纳米丝的金纳米管阵列的制备方法包括二次阳极氧化法，特别是主要步骤如下：

步骤1，先对铝片使用二次阳极氧化法得到通孔氧化铝模板后，于通孔氧化铝模板的一面蒸镀金膜，再将一面覆有金膜的氧化铝模板置于金电解液中，于15～25μA/cm²的恒流下电沉积6～10min，得到一面覆有金膜、孔中置有金纳米管的氧化铝模板；

步骤2，先将一面覆有金膜、孔中置有金纳米管的氧化铝模板置于酸或碱溶液中去除氧化铝模板，得到金纳米管阵列，再将金纳米管阵列置于0.2～0.4mol/L的苯胺(C₆H₅NH₂)溶液：40mmol/L的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液的体积比为3～5：2.3～2.7的混合液中超声至少20s；

步骤3，先向超声后的混合液中依次滴入1.3～1.7mmol/L的氯金酸(HAuCl₄)溶液和1.3～1.7mmol/L的硝酸银(AgNO₃)溶液后，超声至少20s，其中，混合液中的苯胺溶液与氯金酸溶液、硝酸银溶液的体积比为2.3～2.7：1：1，再于室温下静置至少2h，制得表面构筑有金、银纳米丝的金纳米管阵列。

作为表面构筑有金、银纳米丝的金纳米管阵列的制备方法的进一步改进：