[发明专利]一种利用表面增强拉曼散射原位监测化学反应的分级纳米锥阵列及其制备方法

摘要

一种利用表面增强拉曼光谱原位监测化学反应的分级纳米锥阵列及其制备方法，属于表面增强拉曼光谱材料技术领域。本发明涉及胶体微球界面组装方法、掩模刻蚀方法以及物理气相沉积方法。整个过程低耗高效，且可控性强。通过结合胶体刻蚀与物理气相沉积技术，可以制备具有大面积原位表面增强拉曼光谱研究活性位点的分级纳米锥阵列，在其表面可实现分析物的痕量检测，其所提供的强表面等离子体共振效应对催化降解有机染料分子也具有重要应用价值。进一步结合其固有的超灵敏监测性质和催化性能，该结构可实现等离子体诱导光催化降解反应的原位表面增强拉曼光谱研究。

主权项

1.一种利用表面增强拉曼光谱原位监测化学反应的分级纳米锥阵列的制备方法，其步骤如下：1)在亲水基底上以2000～4000rpm的转速旋涂一层聚苯乙烯的甲苯或丙酮溶液，随后将其在40～80℃条件下放置5～20分钟，从而在基底上形成平整的厚度为10～50nm的聚苯乙烯薄膜；2)将直径为1～5μm的疏水聚苯乙烯微球的去离子水和乙醇分散液滴加到去离子水表面，在气液表面得到单层聚苯乙烯微球；再滴加阴离子表面活性剂，获得致密的单层聚苯乙烯微球；将该单层聚苯乙烯微球转移到步骤1)所获得的聚苯乙烯薄膜上，然后在90～130℃条件下放置5～20分钟，从而得到固定于基底表面的单层聚苯乙烯微球；3)将直径为200～800nm的疏水聚苯乙烯微球的去离子水和乙醇分散液滴加到去离子水表面，在气液表面得到单层聚苯乙烯微球；再滴加阴离子表面活性剂，在去离子水表面同样获得致密的单层聚苯乙烯微球，随后将该单层聚苯乙烯微球转移到步骤2)所得的固定有单层聚苯乙烯微球的基底上，置于斜面自然干燥；4)将步骤3)所得的样品放置于反应性等离子体刻蚀机中，在上层单层聚苯乙烯微球的掩蔽作用下，将下层聚苯乙烯微球的上表面刻蚀成为六方紧密堆积的纳米锥阵列；随着刻蚀的进行，上层单层聚苯乙烯微球被刻蚀掉，然后在上述六方紧密堆积的纳米锥阵列上方，垂直基底表面热蒸发沉积一层厚度为30～70nm的银膜，从而制备得到一种利用表面增强拉曼光谱原位监测化学反应的分级纳米锥阵列。