[发明专利]银纳米颗粒组装的空腔结构阵列及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种银纳米颗粒组装的空腔结构阵列及其制备方法和用途。结构由导电衬底和其上的银纳米结构组成，其中，银纳米结构为银纳米颗粒堆积的多孔薄膜、且孔洞为有序排列的球形空腔结构；制备方法为先将硝酸银粉末、柠檬酸粉末、乙二胺四乙酸粉末、亚硫酸钠粉末和磷酸氢二钾粉末溶解于水中，得到电解液；再将依次溅射有15‑30nm厚金膜和覆盖一层及以上聚苯乙烯微球晶体模板的导电衬底作为阴极、石墨片作为阳极置于电解液中电沉积，在导电衬底上制得目的产物。制备的银纳米颗粒组装的空腔结构阵列具有三维分布的SERS热点，SERS灵敏度高，能够检测浓度低至1fmol/L的罗丹明6G，极易于广泛地商业化作为表面增强拉曼散射的活性基底。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别是一种银纳米颗粒组装的空腔结构阵列及其制备方法和用途。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)技术能够提供具有指纹信息的光谱，是最灵敏的分析检测技术之一。SERS光谱在化学、生物、医药、环境检测等领域有着广泛的应用。目前，对于SERS检测技术的广泛运用而言，要解决的关键问题之一是研发高SERS活性和信号可重复性好的基底。为此，人们做出了不懈的努力，例如，题为“Green Synthesis ofLarge-ScaleHighly Ordered Core@Shell Nanoporous Au@Ag NanorodArrays as Sensitive andReproducible3D SERS Substrates”，ACS Appl.Mater.Interfaces 2014,6,15667-15675(“绿色合成可用作灵敏和可重复的三维SWERS基底的、大面积高度有序的金核/银壳纳米多孔结构阵列”，《美国化学学会应用材料界面》2014年第6卷第15667-15675页)的文章。该文章中通过电沉积方法，在多孔阳极氧化铝模板孔内生长金银合金的纳米棒。该合金纳米棒表面光滑，不利于获得高SERS活性。为此，又将合金纳米棒去合金，以此制造大量的纳米孔洞，提高纳米棒的粗糙度。为了进一步提高SERS活性，又在多孔金纳米棒表面沉积一层薄的银。这种产物虽具有较高的SERS活性，却因制备步骤复杂，容易影响不同批次样品的SERS信号的均匀性和可重复性。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种银纳米颗粒组装的空腔结构阵列；

本发明要解决的另一个技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种银纳米颗粒组装的空腔结构阵列的简便制备方法；

本发明要解决的又一个技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种银纳米颗粒组装的空腔结构阵列的用途；

为了解决本发明的技术问题，所采取的技术方案为一种银纳米颗粒组装的空腔结构阵列，该空腔结构阵列为一层多孔薄膜或两层及以上多孔薄膜的叠加，所述多孔薄膜附着在金膜的表面，所述金膜铺设在导电衬底的表面，所述多孔薄膜由空腔结构单元紧密排列得到，所述空腔结构单元为内径500-5000nm、内径标准偏差小于5％的带有空腔的圆形壳体，相邻空腔结构单元的壳体相互抵靠且抵靠处有直径为50-1000nm圆形孔洞使得相邻的空腔结构单元之间彼此连通，在最外层多孔薄膜的空腔结构单元上远离金膜的一侧均分布有一个接近圆形的贯穿壳体的圆孔，所述圆孔的直径为200-4000nm且小于空腔结构单元的内径，所述空腔结构单元由银纳米颗粒堆砌组装而成，所述银纳米颗粒为直径10-200nm的近似球形颗粒。

作为上述银纳米颗粒组装的空腔结构阵列进一步的改进：

优选的，所述空腔结构单元的内壁粗糙度为20-40nm。

为了解决本发明的另一个技术问题，所采取的技术方案为一种银纳米颗粒组装的空腔结构阵列的制备方法，包括如下步骤：