[发明专利]一种单层自组装金纳米颗粒/二硫化钼复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种单层自组装金纳米颗粒/二硫化钼复合膜及其制备方法，该单层自组装金纳米颗粒/二硫化钼复合膜的制备方法主要包括：厚度为6nm的金纳米颗粒自组装单层薄膜、二硫化钼单层薄膜；这两种薄膜材料依靠范德华力形成单层自组装金纳米颗粒/二硫化钼复合膜，并与基底材料构成整体。本发明充分利用单层自组装金纳米颗粒/二硫化钼复合膜中金纳米颗粒自组装单层薄膜和二硫化钼单层薄膜的协同激发作用能够产生光电性能高增益，制备的单层自组装金纳米颗粒/二硫化钼复合膜厚度均一可控，金纳米颗粒自组装单层薄膜的集体表面等离子激元共振效应作为激发泵浦，能够极大增强二硫化钼单层薄膜的光致发光和光电转换效率，在未来光电器件、生物光子学、场效应晶体管、光探测器等光电领域具有极大优势。

技术领域

本发明属于材料技术领域，更进一步涉及纳米材料制备技术领域中的一种单层自组装金纳米颗粒/二硫化钼复合膜的制备方法。本发明可用于单层自组装金纳米颗粒/二硫化钼复合膜的制备。

背景技术

二硫化钼作为最具代表性的新兴二维层状材料之一，是继石墨烯之后又一备受关注的半导体材料，其层与层间靠较弱的范德华力相结合，因而可以被剥离成二维层状纳米材料，其物理性质具有明显的厚度依赖性，随着原子层数的减少，其由间接带隙过渡到直接带隙，光致发光、光电转换效率也出现相应程度的增强，使其在光电子、能量存储和场效应晶体管等众多领域具有良好的应用前景。然而，单一的二硫化钼光致发光和光电转换效率还不够高，已不能满足当前光电领域对其性能提出的更高需求。目前，有效提高二硫化钼光致发光和光电转换效率的方法一般是将贵金属纳米材料与二硫化钼进行杂化，因其高效的协同激发作用可以产生光电性能高增益，尤其最具代表性的金纳米颗粒因其优异的表面等离子激元共振特性而受到了重点关注。在可控生长条件下，均匀的球形金纳米颗粒呈各向同性，且金纳米颗粒能够自组装为单层薄膜，表现出更加优异的集体光学响应。本课题组已授权专利技术“一种金纳米颗粒自组装可移植单层薄膜的制备方法”（专利号：ZL201510765301.8）中公开了一种金纳米颗粒自组装可移植单层薄膜的制备方法。该专利技术制备的金纳米颗粒自组装单层薄膜大面积连续，厚度均一可控，稳定性好，可长时间保存，能在任意基片上进行移植，且实现自组装的金纳米颗粒的平均粒径为6nm，尺寸偏差约为6%，适合利用其集体等离子激元共振效应作激发泵浦。

相比于直接采用金纳米颗粒修饰二硫化钼，通过粒径分布均匀的金纳米颗粒自组装形成可移植的金纳米颗粒单层薄膜，能够使得大面积周期排列的金纳米颗粒均匀地覆盖到二硫化钼单层薄膜上，利用其卓越的集体表面等离子激元共振效应作为激发泵浦，最大限度地增强二硫化钼单层薄膜的光致发光和光电转换效率。

国家纳米科学中心申请的专利技术“一种二硫化钼/金纳米棒复合材料、制备方法及用途”（申请号201410815045.4，申请公布号CN104525938 A）中公开了一种二硫化钼/金纳米棒复合材料、制备方法及用途。该方法依靠静电作用，将呈负电性的二硫化钼纳米片和呈正电性的金纳米棒复合，得到二硫化钼/金纳米棒复合材料，金纳米棒在30nm左右，并指出该二硫化钼/金纳米棒复合材料可用于光热治疗。该专利技术存在的不足之处是：金纳米棒是一维纳米材料，其固有的各向异性使金纳米棒之间的相互作用具有方向依赖性，因此其等离子激元共振效应差于更小尺寸且呈各向同性的球形金纳米颗粒。

济南大学申请的专利技术“一种Au纳米颗粒修饰三维分级结构花球状二硫化钼的制备方法”（申请号201510418712.X，申请公布号CN105152215 A）中公布了一种Au纳米颗粒修饰三维分级结构花球状二硫化钼的制备方法。该发明以氯金酸，硼氢化钠，L-赖氨酸和已制备的二硫化钼为原料，在常温下反应合成一种Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼，且所得Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼可用于化工催化、光催化剂气敏传感器等领域。该专利技术存在的不足之处是：金纳米颗粒的粒径不均一，尺寸偏差较大，且其在三维分级结构花球状二硫化钼上的沉积密度小且不均匀。