[发明专利]一种金纳米线的制备方法

说明书

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种金纳米线的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：S1、在反应室腔体内表面预涂覆氢化非晶硅层；S2、在硅衬底上镀金薄膜，然后将样品置于步骤S1的反应室腔体内；S3、对反应室进行加热和抽真空处理，然后通入气体，并施加射频功率激发气体形成等离子体，所述金薄膜经等离子体处理后形成金纳米线。该制备方法简单而且效率高，能实现大规模金纳米线的制备。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种金纳米线的制备方法。

背景技术

金纳米材料具有独特的物理化学性能，在药物递送、催化、修饰电极和药物分析等领域具有潜在应用，受到研究者的广泛关注。研究表明，金纳米材料的某些特性与其形状和尺寸密切相关，因此有效控制金纳米材料的特定结构和形貌可以获得新的物理化学性能。一维的金纳米线表现出大的长径比、少的晶格缺陷、高的表面原子数等优点。由于金纳米线特有的性质，其被广泛应用于诸如压力传感器，DNA检测器，互连和纳米电极等多个技术领域，而关于金纳米线制备方法的研究也逐渐引起了研究者的目光。

目前传统的金纳米线制备方法包括以下几种：(1)电子束光刻法，如中国专利(CN101487976B)公开了一种光刻制备纳米晶体的方法，通过依次在基底上旋涂光刻胶薄膜，干涉光刻法制备一维纳米光栅结构，在一维纳米光栅结构上旋涂Au纳米颗粒溶胶，然后热处理，制得金纳米线。(2)辐射还原法，采用高能射线、高能电子束、紫外光、激光等，辐射溶液中的金离子使之还原为金原子。Clemens等(Burda C,et al.Chemistry and Propertiesof Nanocrystals of Different Shapes.2005,105(4):1025-1102)采用金片为阳极，铂片为阴极，以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为电解质，再加入适量丙酮组成电解池，当对电解池中通电流时，阳极板上的金溶解并在电解质溶液中形成金纳米棒。(3)模板合成法，这个生长方法包括软模板和硬模板方法。硬模板主要是指一些由共价键维系的刚性模板，如阳极氧化多孔铝、多孔硅、胶态晶体、高分子聚合物等，通过前驱体的填充、包裹将模板的结构形貌复制到产物中去，然后去除模板，获得金纳米线。如潘善林等(潘善林,等.模板合成法制备金纳米线的研究.高等学校化学学报,1999,20(10):1622-1624)以阳极氧化多孔铝为模板，蚀刻好径迹的模板进行电化学沉积，在径迹轨道内沉积获得金纳米线。软模板主要为两亲分子形成的各种有序聚合物，如液晶、胶团、微乳液等，通过分子间作用力及空间限域能力，引导和调控游离前驱体的规律性组装，从而控制纳米线的尺寸等。(4)溶液法，在一定条件下，当溶液中同时存在某种特定的籽晶核和适宜的聚合物表面活性剂时，通过物理、化学方法使前驱体还原，制备出纳米线；如张冬柏等(张冬柏,等.液晶模板法制备Au纳米线.高等学校化学学报,2003,24(12):2143-2146)以非离子表面活性剂C12E4的层状液晶作为模板，以氯金酸水溶液作为体系的水相和反应物，经还原制备直径约为20nm的Au纳米线。

传统的基于光刻、辐射还原、模板或溶液法制备金纳米线，大部分方法都存在反应时间长，温度高，操作复杂，成本高等缺点，不经济也不高效，更无法大规模生产金纳米线。且金纳米线不稳定，在制备过程中较易分解成金纳米颗粒。因此，稳定地大批量生长金纳米线的方法还亟待进一步研究。

发明内容

本发明针对现有技术中金纳米线制备方法的不足，提供一种等离子化学气相沉积制备金纳米线的方法，并引入硅原子，与金原子形成金硅合金，从而实现金纳米线的稳定性和批量生长。

本发明的以上目的通过以下技术方案来实现：一种金纳米线的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1、在反应室腔体内表面预涂覆氢化非晶硅层；

S2、在硅衬底上镀金薄膜，然后将样品置于步骤S1的反应室腔体内；

S3、对反应室进行加热和抽真空处理，然后通入气体，并施加射频功率激发气体形成等离子体，所述金薄膜经等离子体处理后形成金纳米线。