[发明专利]一种多孔铜金复合纳米膜材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔铜金复合纳米膜材料的制备方法，属于无机纳米材料制备技术领域。

背景技术

金纳米材料由于其独特的光学和光热性质，在生物、医学等各个领域有着巨大的应用潜力。但是，其价格昂贵，资源短缺，而且溶液中金纳米颗粒聚集体不稳定容易沉淀从而导致拉曼信号的重现性差，极大的限制了溶液中纳米颗粒聚集体的应用范围。而铜的价格便宜，导电性优良，其复合纳米膜具有高的稳定性，作为很好的支撑材料被广泛应用于拉曼检测领域。

为了得到更好的性质，材料应该具有较大的表面积。从这点出发，具有较大比表面及不易聚集性质的多孔结构就成为一个很好的选择。现如今，多孔膜材料已经被广泛应用在燃料敏化太阳能电池、光催化降解、气敏传感器、生物传感器以及SERS传感器等方面。对于固体多孔膜基底而言，活性物质可以通过过滤快速富集并且能有效覆盖整个基底表面，因此，可以同时提高响应时间以及信号强度。本发明选用固体铜合金基底，反应除去其中一种组份从而形成多孔固体铜基底，再反应上金纳米材料形成多孔铜金复合纳米膜材料，这种多孔铜金复合纳米膜材料稳定性好，可过滤操作，可被应用于拉曼检测领域。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种多孔铜金复合纳米膜材料的制备方法，通过该方法制备得到的多孔铜金复合纳米膜材料，稳定性好，可过滤操作，可被应用于拉曼检测领域。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多孔铜金复合纳米膜材料的制备方法，步骤如下：

1)将厚度为10～40微米的铜合金固体基底材料用切片机切成直径10～16毫米的圆片，然后依次在乙醇、丙酮、水中分别超声洗涤30分钟。

2)在25～80℃下，将上述切片后的铜合金固体基底材料在浓度为0.5～5mol/L的稀酸溶液中浸泡6～24小时，得多孔固体铜基底。

3)将步骤2)所得的多孔固体铜基底用超纯水清洗。

4)将步骤3)所得的多孔固体铜基底浸泡在1％～10％(质量百分数)氯金酸水溶液中1分钟，即得多孔铜金复合纳米膜材料，用超纯水清洗，并储存在乙醇中。

所述步骤1)中，铜合金固体基底材料选自铜锰合金、铜锌合金、铜镍合金、铜铁合金、铜锡合金或铜银合金中的任意一种，其存在形式可以是箔、片、网中的任意一种。

所述步骤2)中，稀酸为硫酸、HCl、硝酸、醋酸、高氯酸、磷酸、草酸中的一种。

优选的，所述步骤2)中，稀酸溶液的浓度优选为3～5mol/L，浸泡时间优选为6～12小时，稀酸溶液的用量优选为：每片圆片用20～50毫升稀酸溶液。

所述步骤3)中，氯金酸溶液的浓度优选为5％。

通过上述方法制备得到的孔铜金复合纳米膜材料，物相通过X光衍射谱(XRD)测试，采用BrukerD8X-射线衍射仪以Cu-Kα射线(波长)为衍射光源对产物作X光衍射分析。多孔铜金复合纳米膜材料的形貌通过扫描电子显微镜照片(SEM)显示，采用JEOLJSM-7600F冷场发射扫描电子显微镜，加速电压为3.0kV。

本发明的反应原理为：在酸的作用下，用固体合金基底材料控温下反应除去其中一种组份，从而形成多孔固体铜基底，再反应上金纳米材料，从而形成稳定性好、可用于过滤操作具有很高的表面增强拉曼光谱活性的多孔铜金复合纳米膜材料。

本发明利用合金中活泼的金属原子与酸之间的反应以及不活泼金属置换活泼金属的反应，制得了可用于过滤的多孔铜金复合纳米膜材料。这种新材料不仅具有优良的稳定性，而且具有很高的表面增强拉曼光谱活性。相比普通固体拉曼基底，该多孔铜金复合纳米膜材料具有可与固相萃取技术结合的优点。

本发明的优良效果如下：

1、本发明利用合金中活泼的金属原子与酸之间的反应以及不活泼金属置换活泼金属的反应，制得了可用于过滤的具有高稳定性和高拉曼增强效果的多孔铜金复合纳米膜材料。

2、本发明设计合理，所用原料价格便宜，操作简单，反应易控，重复性好，无污染，安全性好，易于大规模生产。

附图说明

图1：本发明制备的多孔铜金复合纳米膜材料的X射线衍射谱(XRD)。

图2：本发明制备的多孔铜金复合纳米膜材料的扫描电子显微镜照(SEM)。

图3：使用本发明制备的多孔铜金复合纳米膜材料做可过滤的拉曼基底的优势效果图(RAMAN)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不限于此。