[发明专利]银纳米片团簇阵列及其制备方法

说明书

本发明公开了一种银纳米片团簇阵列及其制备方法，基于廉价成熟的胶体球模板技术，结合热蒸发工艺与简单置换反应，可控合成了银纳米片团簇阵列，并且能对团簇尺寸及周期性、纳米片尺寸进行调控。获得的银纳米片团簇阵列结构独特，所述制备方法具有简单、无污染、成本低、能量产等优点，有望得到实际应用。

技术领域

本发明涉及一种低成本且宏量制备银纳米片团簇阵列的方法，属于贵金属微纳结构制备领域。

背景技术

银纳米片作为一种主要的银纳米结构，在光、电、催化等方面表现出不同于其体材料的优异特性而成为众多领域的研究对象。例如，在基于表面增强拉曼散射（SERS）效应的检测方面，由于银纳米片具有三个可调的共振吸收峰、较大比表面积、片边缘的尖端效应使其具有大的SERS增强能力，是一种优异的SERS衬底。

已报道的银纳米片制备工艺分为两类：化学手段和物理手段。化学手段属于“自下而上”的工艺路线，包括溶液法和电沉积两种，基本原理都是使银离子还原，即分别使用还原剂或电子使溶液（如硝酸银、醋酸银等）中的银离子还原，借助于表面活性剂实现银纳米片在尺寸、厚度、裸露晶面等方面的可控性。溶液法得到的产物是银纳米片粉体，极易发生变形、团聚等现象，不易保存。电沉积法得到的是在导电衬底（导电玻璃、镀金硅片等）上分散的银纳米片薄膜，不易对银纳米片分布进行控制。此外，液相法合成的银纳米片表面不可避免的会受到添加剂污染。物理手段属于“自上而下”的工艺路线。通常采用复杂昂贵设备如光刻法和电子束法等，所得样品通常是单层平躺而非直立的银纳米片阵列。因此，开发新的工艺制备银纳米片团簇并对其分布进行控制是该领域面临的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种银纳米片团簇阵列及其制备方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种银纳米片团簇阵列及其制备方法，主要步骤如下：

（1）在载玻片上制备单层PS球胶体薄膜；

（2）获取PS球模板/硅片；

（3）对PS球模板/硅片进行等离子刻蚀；

（4）热蒸发沉积铜；

（5）去除单层PS球模板，得到铜三角阵列；

（6）将铜三角阵列在硝酸银与柠檬酸的混合溶液中反应，即可获得所述的银纳米片团簇阵列。

较佳的，在载玻片上采用气-液-固相界面自组装方法制备单层PS球胶体薄膜。

具体的，将PS球（直径1 μm）悬浮液（2.5wt%）和乙醇按体积比1:1超声均匀混合，取洁净载玻片，采用气-液-固相界面自组装方法制备单层PS球胶体薄膜。

较佳的，将载有该单层PS球胶体薄膜的载玻片缓慢以45^°浸入水中，将所述薄膜附着在硅片上，获得PS球模板/硅片。

较佳的，采用等离子清洗仪对PS球模板/硅片进行等离子刻蚀。

具体的，等离子刻蚀时间为9min，更佳的刻蚀时间为3min。

较佳的，采用热蒸发法沉积铜，沉积厚度为200 nm。

较佳的，通过在有机溶剂中浸泡去除单层PS球模板。

具体的，有机溶剂为CH₂Cl₂，浸泡时间为10 min。

较佳的，铜三角阵列在硝酸银与柠檬酸的混合溶液中反应时间是30min。

具体的，硝酸银浓度是1mM-100mM，最佳的硝酸银浓度是10mM，柠檬酸浓度是5mM-100 mM，最佳的柠檬酸浓度是50mM。