[发明专利]银纳米柱-银纳米管复合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柱‑银纳米管复合结构阵列及其制备方法和用途。银纳米柱‑银纳米管复合结构阵列由位于银纳米膜上的大量银纳米柱‑银纳米管复合结构单元组成，每个结构单元由银纳米柱、套设在银纳米柱外的银纳米管组成；该产品的制备方法为先在通孔氧化铝模板的一面磁控溅射银，在氧化铝模板孔道顶端形成银纳米管；再在氧化铝模板上原子层沉积氧化铝薄膜、溅射银膜，然后浸入电解液，在氧化铝模板孔道内电沉积银纳米柱，再置于碱溶液中溶解去除氧化铝模板和氧化铝薄膜即可制得。该产品可作为表面增强拉曼散射(SERS)的活性基底来测量其上附着的痕量有机物，能检测出浓度低至10supgt;‑13/supgt;mol/L的罗丹明6G，SERS信号的均匀性和检测灵敏度高。

技术领域

本发明涉及一种银纳米材料及制备方法和用途，尤其是一种银纳米柱-银纳米管复合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)光谱技术在化学和医学分析等领域具有广泛的应用前景。银纳米间隙能够提供SERS热点，保证高SERS活性和高检测灵敏度。因此，人们开始尝试合成银纳米间隙结构，如中国发明专利申请CN108950493A于2018年12月7日公布的本申请人的《环形银纳米间隙阵列及其制备方法和用途》。该申请中提及的环形银纳米间隙阵列为组成银纳米棒阵列的银纳米棒的侧面包覆有银纳米多孔管、根部竖立于银纳米凸环内，其中，银纳米棒长50-1000nm、直径20-300nm，根部的直径＜棒直径，其与凸环壁间距0.33-30nm，凸环高5-70nm、环壁厚5-25nm，凸环的表面为银纳米颗粒膜；以用于测量其上附着的罗丹明6G、福美双和毒死蜱的含量。这种产物虽具有较高的SERS活性，却因银纳米棒的侧面包覆有银纳米多孔管，导致银纳米棒较短时，多孔管会破裂并搭在邻近的纳米棒上，造成形貌的不均匀，而纳米棒较长时，相邻纳米棒顶端会团聚形成不规则的纳米棒簇，也造成形貌的不均匀，此外多孔管的孔形状不规则、孔的尺寸也是不规则分布的，从而影响SERS信号强度的均匀性和SERS定量检测的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中环形银纳米间隙阵列形貌不均匀，导致作为SERS基底时存在信号强度不均匀且定量检测的准确性差的不足之处，提供一种银纳米柱-银纳米管复合结构阵列及其制备方法和用途。这种银纳米柱-银纳米管复合结构阵列由多个位于银纳米膜上的银纳米柱-银纳米管复合结构单元组成，具有众多的SERS热点，结构单一，利于保证SERS信号的均匀性。

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种银纳米柱-银纳米管复合结构阵列。

为了解决本发明的技术问题，所采取的技术方案为，一种银纳米柱-银纳米管复合结构阵列，该银纳米柱-银纳米管复合结构阵列由位于银纳米膜上的多个银纳米柱-银纳米管复合结构单元组成，所述银纳米柱-银纳米管复合结构单元由银纳米圆柱体和银纳米管组成，所述银纳米管同轴套设在银纳米圆柱体外且内壁与银纳米圆柱体相间隔，所述银纳米圆柱体、银纳米管的轴向均与银纳米膜所在的面垂直；

所述银纳米膜的厚度为100-300nm，由从上到下依次贴覆的第一层银纳米膜和第二层银纳米膜组成；

所述银纳米圆柱体的直径为40-370nm，高度为20-200nm且小于或等于银纳米管的高度；

所述银纳米管为外表面光滑、内壁粗糙的管状体，该管体的内壁由粒径为5-50nm的颗粒状突起组成，管体的高度为100-300nm、外直径为100-400nm，管壁的厚度为10-50nm，所述银纳米圆柱体与银纳米管内壁之间的间隙为2-100nm。

作为上述银纳米柱-银纳米管复合结构阵列进一步的改进：

优选的，所述银纳米管的管体与银纳米膜连接处同轴套设连接有银纳米环，所述银纳米环的外环为边数4-6的多边形。

优选的，所述银纳米环的外环为边长为100-400nm的近似正六边形，相邻银纳米柱-银纳米管复合结构单元上银纳米环之间的间隙宽度为10-50nm。