[发明专利]银纳米片@氧化锌纳米棒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片@氧化锌纳米棒阵列及其制备方法和用途。氧化锌生长在导电衬底上，银纳米片修饰在氧化锌纳米棒的表面。其中，氧化锌纳米棒的长度为0.8‑2μm，直径为200‑500nm，银纳米片厚为5‑30nm，片形状不规则，片尺寸为100‑500nm；制备方法为：先在氧气气氛中利用等离子体轰击导电玻璃，增加其表面亲水性，然后在70‑90℃水浴条件下，在置于锌氨溶液中的导电玻璃表面生长氧化锌纳米棒阵列；然后利用银镜反应，在氧化锌纳米棒表面生长银纳米颗粒；之后，利用银电解液，在氧化锌纳米棒阵列表面电沉积银纳米片，制得目标产物。该产物具有较高的表面增强拉曼散射(SERS)灵敏度，能够广泛应用于SERS检测，例如快速检测罗丹明6G。

技术领域

本发明涉及一种复合纳米材料技术领域，尤其是一种银纳米片@氧化锌纳米棒阵列及其制备方法和用途。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术在分子检测和结构分析等领域具有广泛的应用前景。贵金属纳米材料的SERS效应主要由电磁增强机理贡献；半导体等材料的SERS效应主要由化学增强效应贡献。

为了充分利用电磁增强和化学增强，研究人员制备了贵金属/半导体氧化物复合结构SERS基底。例如，公开号为CN201110302930.9题为“修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列及其制备方法和用途”的专利文献，介绍了一种在氧化锌纳米棒阵列表面通过物理溅射方法在氧化锌纳米棒上修饰银纳米颗粒的方法；这种修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列可作为SERS的活性基底，用于测量罗丹明6G或多氯联苯77。但是包裹在氧化锌纳米棒表面的近球形银纳米颗粒的暴露的比表面积非常有限，制约了其SERS性能。

在众多银纳米结构中，银纳米片具有比表面积大、局域等离激元共振峰等光学性质高度可调等优势。但是在实际制备工艺中，用于电沉积银纳米片的电解液硝酸银溶液呈酸性，很多诸如氧化锌等氧化物，在酸性条件下溶解。如果在生长有氧化锌或其他氧化物纳米棒的导电衬底上直接沉积银纳米片，电沉积过程中氧化锌纳米棒完全溶解，最终产物为银纳米片组装的纳米管阵列，无法制得银纳米片修饰的氧化锌纳米棒。因此，现有方法无法制得暴露的比表面积大、SERS活性高的修饰有银纳米片的氧化锌纳米棒阵列。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种银纳米片@氧化锌纳米棒阵列，用来解决现有技术中修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列SERS活性低，以及电沉积银纳米片的硝酸银溶液呈酸性，无法将银纳米片修饰在氧化锌纳米棒表面的不足之处。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种银纳米片@氧化锌纳米棒阵列，包括多个在导电衬底上单层阵列排布的银纳米片@氧化锌纳米棒结构单元，所述银纳米片@氧化锌纳米棒结构单元由垂直生长在导电衬底导电面上的氧化锌纳米棒和均匀附着在氧化锌纳米棒表面的银纳米片组成，所述氧化锌纳米棒的长度为0.8-2μm、直径为200-500nm；所述银纳米片为尺寸100-500nm、厚度为5-30nm的不规则片状。

本发明的目的之二是提供一种银纳米片@氧化锌纳米棒阵列的制备方法，其包括如下步骤：

S1、在氧气气氛中利用等离子体轰击导电玻璃的导电面；

S2、配制Zn(NH₃)₄(NO₃)₂溶液即锌氨溶液，将步骤S1中等离子体轰击后的导电衬底竖直放入锌氨溶液中，在70-90℃的水浴条件下生长30-60min后取出，用去离子水清洗并烘干，在导电衬底上制得氧化锌纳米棒阵列；

S3、配制银氨溶液，将生长有氧化锌纳米棒阵列的导电衬底竖直放入银氨溶液中，在40-60℃的水浴条件下生长20-30min后取出，用去离子水清洗并烘干，在导电衬底上制得银纳米颗粒@氧化锌纳米棒阵列；