[发明专利]一种利用银纳米柱阵列结构增强近红外量子剪裁的方法

权利要求书

1.一种利用银纳米柱阵列结构增强近红外量子剪裁的方法，其特征在于：通过无电沉积法在阳极氧化铝模板AAO上生长大面积、高度有序、间隙大小可控的银纳米柱阵列结构，再通过旋涂法将稀土掺杂氟化物纳米颗粒旋涂在银纳米柱阵列上，利用相邻两个银纳米柱之间相互耦合产生的增强的局域电场，实现了对稀土掺杂氟化物纳米颗粒近红外量子剪裁发光的有效增强；包括以下步骤：

1）将通过两步阳极氧化的方法制备的阳极氧化铝模板AAO浸泡在1M氢氧化钠溶液中，进行扩孔处理；

2）将步骤1）得到的AAO模板通过无电沉积法在孔隙中生长银纳米柱阵列；在50 ml 聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，将不同孔径的AAO模板被浸泡在15ml 1M硝酸银溶液中，反应釜中反应，得到了大面积、高度有序、间隙大小可控的银纳米柱阵列；

3）通过共沉淀法制备了2mmol NaYF₄:2%Pr³⁺纳米颗粒；

4）量取99-100μl步骤3）得到的NaYF₄:2%Pr³⁺纳米颗粒环己烷溶液，利用旋涂法将NaYF₄:2%Pr³⁺纳米颗粒旋涂到不同间隙大小的银纳米柱阵列结构中，旋涂转速为2000 r.p.m，旋涂时间为1min；

5）作为对比，同样量取99-100μl步骤3）得到的 NaYF₄:2%Pr³⁺ 纳米颗粒的环己烷溶液旋涂到空白铝箔上；

6）分别测量步骤4）和步骤5）得到的在不同间隙大小的银纳米柱阵列和空白铝箔上NaYF₄:2%Pr³⁺ 纳米颗粒的近红外量子剪裁发光光谱，观测银纳米颗粒柱阵列对近红外量子剪裁发光的增强效应；

所述扩孔处理具体为：扩孔处理的时间分别为20s，35s和50s，得到孔径分别为60nm，75nm和90nm，对应的AAO模板的孔壁厚度分别为40nm，25nm和10nm；

所述反应釜反应具体为：60℃反应12h，得到了大面积、高度有序、间隙大小可控的银纳米柱阵列；其中银纳米柱阵列间隙大小分别为40nm、25 nm和10nm。

2.根据权利要求1所述的一种利用银纳米柱阵列结构增强近红外量子剪裁的方法，其特征在于：所述步骤1）AAO模板的具体制备过程为：

（1）退火

将高纯99.99%铝箔置于管式炉中，在氮气保护下450~550℃退火3~4h，去除表面应力；

（2）清洗

用丙酮和酒精超声清洗4~6min，去除表面油污；

（3）抛光

采用高氯酸和乙醇溶液作为抛光液，将铝箔在电流为0.5~0.7A抛光1.5~2.5min；

（4）第一次氧化

将铝箔置于0.3~0.5mol/L的草酸溶液进行氧化；

（5）去除氧化膜

把第一次氧化完的铝箔置于磷酸和铬酸混合溶液中，在55~65℃下，烘5~7h，以除去氧化膜；其中按质量分数比计，磷酸：铬酸=6:1.8；

（6）第二次氧化

将铝箔置于0.3~0.5mol/L的草酸溶液进行氧化；

（7）将第二次氧化后铝箔用去离子水清洗，烘干，待用。

3.根据权利要求2所述的一种利用银纳米柱阵列结构增强近红外量子剪裁的方法，其特征在于：其中高氯酸和乙醇的体积比为1:8~1:10。

4.根据权利要求2所述的一种利用银纳米柱阵列结构增强近红外量子剪裁的方法，其特征在于：所述第一次氧化条件为：在电压为35~45V，温度为2~5℃，氧化3.5~4.5h。

5.根据权利要求2所述的一种利用银纳米柱阵列结构增强近红外量子剪裁的方法，其特征在于：所述第二次氧化条件为：在电压为35~45V的条件下，温度为2~5℃，氧化9~11h。

6.根据权利要求2所述的一种利用银纳米柱阵列结构增强近红外量子剪裁的方法，其特征在于：所述步骤3）2mmol NaYF₄:2%Pr³⁺纳米颗粒的具体制备过程为：

（1）称取0.0098-0.01g PrCl₃·6H₂O、0.5946-0.5948g YCl₃·6H₂O、12ml油酸和30ml 1-十八烯置于三颈圆底烧瓶中，抽真空并加热至140℃，维持40 min后，自然降至室温；

（2）逐滴加入0.19-0.21g NaOH、0.2962-0.2964g NH₄F与20 ml甲醇混合溶液，在室温下搅拌30 min后，在氩气氛围下升温至62℃蒸馏出甲醇；

（3）蒸馏完甲醇后，迅速升温至300℃，升温速率为15℃/min，维持1 h后，自然降至室温；

（4）将得到的溶液在9000 r.p.m条件下离心15 min，用无水乙醇清洗，重复三次后，得到NaYF₄:2%Pr³⁺纳米颗粒；

（5）将得到的NaYF₄:2%Pr³⁺纳米颗粒分散在3ml 环己烷溶液中备用。