[发明专利]一种多元化金属纳米结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料的制备方法领域，具体涉及一种多元化金属纳米结构的制备方法。

背景技术

有序的金属纳米粒子结构能够实现在纳米尺度上操纵和控制光子，不仅能产生巨大的局域增强效应，而且其等离激元共振性质对纳米结构的组成、大小、形状以及局域介质环境非常敏感，使得它在表面增强光谱、生物和化学传感、纳米光学成像、纳米光催化、纳米光电子器件等领域有着广泛的应用前景。目前单一尺寸、组分或/和间距的金属纳米粒子结构已经不能满足科技发展的需求，能够在同一基底实现多元化（不同尺寸、不同形状、不同组分、不同粒子间距或不同排列方式等）金属纳米粒子结构，实现了特殊性能的设计、提升和多样化，已成为了目前的热点研究之一。

“自上而下”的微纳米结构制备技术，如光刻技术、电子束或离子束刻蚀技术，虽然可以实现金属纳米结构在位置和空间分布的精确控制，但是由于成本昂贵而且产出低，无法做到大面积，对于其实际应用有很大的限制。此外利用“自上而下”的自组装方法，采用如模板法、溶剂蒸发法、分子交联法等，利用分子间的氢键、静电、疏水亲脂作用、范德华力等弱相互作用力也能够控制金属纳米粒子有序自组装成设计的结构和形状。但是单一的自组装方法对于实现同一基底上的多元化的金属纳米粒子结构，还存在着一定的技术难点。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种多元化金属纳米结构的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多元化金属纳米结构的制备方法，它包括以下步骤：

（a）合成单一分散的金纳米粒子溶液；

（b）对Si/SiO₂基底进行修饰改性；

（c）将所述金纳米粒子组装在所述Si/SiO₂基底的表面；

（d）在所述Si/SiO₂基底的表面涂覆聚酰胺、聚酰亚胺或聚丙烯酸形成薄膜；

（e）配置金属纳米粒子生长液；

（f）将表面涂覆薄膜的所述Si/SiO₂基底浸入所述生长液中进行金属纳米粒子生长，即可得到多元化金属纳米结构。

优化地，所述步骤（f）中，通过控制浸入生长液的时间得到不同粒径的多元化金属纳米结构。

优化地，所述步骤（a）具体为：在搅拌条件下将氯金酸溶液加热至沸，随后向其中加入柠檬酸钠溶液继续反应至溶液由暗紫色变为澄清的酒红色，停止加热，冷却至室温。

进一步地，所述步骤（b）具体为：将干净的Si/SiO₂基底放入硫酸和双氧水的混合溶液中进行氧化反应，取出后用去离子水洗净，随后置于真空手套箱中并将（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷或者三甲氧基硅烷衍生物滴到其上反应后待用即可。

进一步地，所述步骤（c）具体为：将步骤（b）中修饰的Si/SiO₂基底浸入离心后的所述金纳米粒子溶液中，进行自组装。

优化地，所述步骤（e）具体为：取十六烷基三甲基溴化铵溶于水中形成溶液，再加入HAuCl溶液、AgNO₃溶液或铂酸溶液混匀后，加入抗坏血酸溶液摇匀至澄清形成所述生长液。

优化地，所述步骤（f）中，浸入所述生长液中的所述Si/SiO₂基底通过浸渍提拉机取出。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明多元化金属纳米结构的制备方法，通过在修饰改性的硅基表面自组装粒径均匀的金纳米粒子，随后涂覆形成有机高分子层，以排列好的金纳米粒子作为晶种，实现表面纳米粒子的表面在位可控生长；这种呈现链状结构的高分子聚合物层，由于其在室温下分子链呈现亲水状态，链状结构在水溶液中为疏松状态，这样生长液可以均匀地扩散到晶种的表面，不仅可以阻止粒子的杂乱无序的不均匀生长，而且可以有效地防止生长后的纳米粒子的脱落，实现纳米粒子生长的精确调控。

附图说明

附图1为本发明多元化金属纳米结构制备方法的流程图；

附图2为本发明多元化金属纳米结构制备方法中制得的金纳米粒子的SEM图；

附图3为本发明不同生长时间下金纳米粒子尺寸的SEM图和不同生长时间下的粒子在玻璃上的颜色图；

附图4为本发明制备的相同基底上不同粒子尺寸分布的SEM图以及暗场图像；

附图5为本发明制备的相同基底上不同粒子尺寸分布的光谱图和对应的SERS信号；