一种Ag-Cu薄膜的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Ag‑Cu薄膜的制备方法，包括以下制备步骤：处理Cu片，准备高纯Cu片；配置含有一定量的SDS的硫酸铜溶液，并将处理后的Cu片插入上述溶液中；加热至40‑60℃，保持3‑6小时，取出，即形成Cu2O‑Cu片；将上述Cu2O‑Cu片插入一定浓度的柠檬酸钠溶液中；加入一定量的AgNO3溶液，室温搅拌；再快速加入一定量的氨水，继续搅拌一定时间，取出样品。本发明专利技术的原料廉价易得，合成工艺简单，成本低，反应周期短，反应便于控制，制备的样品均匀，Ag薄膜牢固，不易脱落，且其表面也生成片状结构，且热点较多，利于表面拉曼增强，利于循环利用，也利于制成器件，且对环境无污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米薄膜的制备领域，具体设计一种Ag-cu薄膜的制备方法。
技术介绍
Ag纳米颗粒因为具有良好的光学和电学性能，可应用于化学和生物传感器、表面增强拉曼散射、发光二极管和太阳能电池等领域。银纳米颗粒的许多应用和其余光相互作用时产生的表面等离子体共振密切相关，即光照射到银纳米颗粒上时，颗粒表面的电子会发生集体振动，当入射光的频率和电子的振动频率相同时，会产生共振现象。这种表面等离子激元会对光产生强烈的散射，并使局部场增强。目前，在很多领域，均需要支撑薄膜装，才可以便于制备器件，金属薄膜的形貌的研究引起了很多研究者的关注，其合成方法也多样包括自组装、电沉积、PVD、电子数刻蚀、纳米压印以及模板法等等，但上述合成方法方法复杂、设备昂贵等，限制了其的应用。近年来，朱等人利用电沉积的方法，成功地在导电玻璃上得到了片状自组装成的微米半球，与上述薄膜型SERS基底的制备方法相比，电化学法合成设备简单，且合成出的SERS基底显示出较好的重复性能，因此利用电化学制备SERS基底的方法受到很多研究者的关注，虽然电化学沉积的方法可以得到大规模的均匀的SERS基底，然而制备效率低，因此更为简单、低廉的SERS基底方法仍然是众多研究者所追求的目标。最近Zhan等人报到利用铜片为衬底，通过原位电化学反应，在铜片上成功制备了Ag纳米片组装的薄膜，但是在该反应体系中，Cu片衬底与Ag离子的反应过快，导致产物形貌无法精细调控。近年来，cu与Ag离子反应快速的原因在于Ag+/Ag标准电极电势为0.8V，远远高于Cu2+/Cu标准电极电势为0.34V，如果能够降低还原电势，则有利于反应速率的控制。Cu2+/Cu+标准电极电势为0.16V，比Cu2+/Cu标准电极电势低很多，这将有可能极大的降低反应速率，实现银纳米单元生长的控制，如GAO等人利用氧化亚铜制成Ag薄膜进行了研究，其中使用HNO3和柠檬酸钠进行反应，成功制备出了Ag纳米片薄膜，其反应较为温和，可控性比直接使用Cu片衬底与Ag离子的反应好，然而，上述方法还是不便控制，人为影响较大，反应周期较长，反应步骤复杂，生成的Ag薄膜的易脱落，不利于循环利用，也不利于制成器件等等不足，限制了其应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种方法简单、可控、牢固，利于循环利用的Ag-Cu薄膜的制备方法。一种Ag-cu薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：步骤一，处理Cu片，准备高纯Cu片；步骤二，配置含有一定量的SDS的硫酸铜溶液，并将处理后的Cu片插入上述溶液中；步骤三，加热至40-60℃，保持3-6小时，取出Cu片，即形成Cu2O-Cu片；步骤四，将上述Cu2O-Cu片浸入一定浓度的柠檬酸钠溶液中；步骤五，加入一定量的AgNO3溶液，室温搅拌；步骤六，在上述步骤五的基础上快速加入一定量的氨水，继续搅拌一定时间，取出样品。具体地，所述步骤一中处理Cu片包括，分别用丙酮和乙醇超声清洗除去表面有机物，再经稀HNO3浸泡除去表面氧化膜，再经去离子水清洗除去表面杂质。进一步地，所述丙酮和乙醇超声清洗的时间分别为8-12分钟；所述稀HNO3侵泡的时间为3-8分钟。作为优选，所述硫酸铜溶液的浓度为0.005-0.017g/mL。进一步地，所述SDS与硫酸铜的质量比为(0.1-0.5)：1。进一步地，所述柠檬酸钠的浓度为(1×10-3-4.2×10-3)g/ml。作为优选，所述AgNO3与硫酸铜的质量比为(0.67-5)：1。作为优选，所述氨水的体积与硫酸铜溶液的体积比为(0.1-0.2)∶1。具体地，所述Cu片的裸露面积为0.04-0.2cm2。本专利技术还包括一种Ag-Cu薄膜，通过上述任一项的制备方法制备所得的Ag-Cu薄膜。上述技术方案具有以下有益效果，方法便于控制，成本低廉，减少了方法步骤，得到的样品更为牢固，便于循环应用。本专利技术的制备方法，主要分为两个步骤，首先将铜片浸泡在一定浓度体积的CuSO4溶液中，在加热至一定温度，在铜片上原位生长一层颗粒均匀的Cu2O还原层，我们通过合理的实验设计，在制成Cu2O薄膜步骤中，进行了改进，从原来的室温浸泡，改为了加热处理，明显缩短了生成Cu2O薄膜的反应周期，更利于时间成本的控制；然后再通过利用Cu2O为还原剂，柠檬酸钠为结构导向剂和稳定剂，氨水为反应物质，在铜片上得到均匀的由片状组装成的Ag薄膜。本专利技术技术方案的实验设计，反应步骤相对较为易控制，人为影响较少，反应周期较短，成本低廉，最重要的为生成的Ag薄膜的不易脱落，比较牢固，且其表面也生成片状结构，且热点较多，利于表面拉曼增强，利于循环利用，也利于制成器件。附图说明图1是实例1所制备Ag/Cu薄膜的扫描电子显微镜(SEM)照片。图2是实例1所制备Ag/Cu薄膜过程中Cu片的X射线衍射图谱。图3是实例1所制备Ag/Cu薄膜过程中Cu2O/cu薄膜的X射线衍射图谱。图4是实例1所制备Ag/Cu薄膜的X射线衍射图谱。图5是实例1所制备Ag/Cu薄膜的EDS图。具体实施方式实施例1Cu2O薄膜：步骤一，处理Cu片，Cu片用丙酮和乙醇分别超声清洗10分钟除去表面有机物，再经稀HNO3浸泡5分钟除去表面氧化膜，再经去离子水清洗3次除去表面杂质，晾干，待用0.2*0.2cm，即高纯Cu片；步骤二，在100ml烧杯中配制加入0.3gCuSO4和50ml去离子水(即形成CuSO4溶液的浓度为0.006g/mL)，并加入0.08gSDS(即SDS与硫酸铜的质量比为0.27∶1)，将步骤一中的高纯Cu片放入上述溶液中，并加热至60℃，保持6小时，取出，并用乙醇和去离子水清洗3次，得到橘红色Cu2O薄膜，即形成Cu2O-Cu片：Ag/Cu薄膜：步骤三，在100ml烧杯中加入0.12g柠檬酸钠作为结构导向剂，再加入80ml去离子水，室温搅拌20分钟，即形成浓度为1.5×10-3g/mL的柠檬酸钠溶液；步骤四，将步骤二中处理好的Cu2O-Cu片贴着烧杯壁完全浸入步骤三配制好的柠檬酸钠溶液，搅拌10分钟；步骤五，加入5ml0.016g/mL的AgNO3溶液，室温搅拌5分钟；步骤六，在上述步骤五的基础上快速加入5mL浓度为30％的氨水，继续搅拌20分钟后，取出样品，可以看到之前的橘红色薄膜变成了灰色薄膜。附图1-3分别是本实施例中制成的Ag/Cu薄膜的SEM图，从附图1可以看出制成的Ag/Cu薄膜的Ag为片状结构，且结构较为致密。由附图2-4的XRD图，可以看出每一步中制成的样品的变化情况，图2为铜片的XRD图谱，图3为在铜片上制成Cu2O薄膜的XRD图谱，图4为将Cu上的Cu2O薄膜制成Ag薄膜的XRD图谱；根据上述图谱可以看出成功制成了Cu2O薄膜，进一步制成了Ag薄膜。图5为图4制成的产品对应的EDS图谱，从图谱中可以看出生成的为Ag单质。最后得到的Ag/Cu薄膜，薄膜非常牢固，不易破裂脱落，利于循环利用。实施例2Cu2O薄膜：(1)处理Cu片，Cu片用丙酮和乙醇超声清洗10分钟除去表面有机物，再经稀HNO3浸泡5分钟除去表面氧化膜，再经去离子水清洗3次除去表面杂质，晾干，待用，Cu片尺寸为0.2*0.2cm，即高纯Cu片；(2)在100ml烧杯中加入0.1gCuSO4和50本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ag‑Cu薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：步骤一，处理Cu片，准备高纯Cu片；步骤二，配置含有一定量的SDS的硫酸铜溶液，并将处理后的Cu片插入上述溶液中；步骤三，在温度为40‑60℃条件下，保持3‑6小时，取出，即形成Cu2O‑Cu片；步骤四，将上述Cu2O‑Cu片浸入一定浓度的柠檬酸钠溶液中；步骤五，加入一定量的AgNO3溶液，室温搅拌；步骤六，在上述步骤五的基础上快速加入一定量的氨水，继续搅拌一定时间，取出样品。

【技术特征摘要】
1.一种Ag-Cu薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：步骤一，处理Cu片，准备高纯Cu片；步骤二，配置含有一定量的SDS的硫酸铜溶液，并将处理后的Cu片插入上述溶液中；步骤三，在温度为40-60℃条件下，保持3-6小时，取出，即形成Cu2O-Cu片；步骤四，将上述Cu2O-Cu片浸入一定浓度的柠檬酸钠溶液中；步骤五，加入一定量的AgNO3溶液，室温搅拌；步骤六，在上述步骤五的基础上快速加入一定量的氨水，继续搅拌一定时间，取出样品。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中处理Cu片包括，分别用丙酮和乙醇超声清洗除去表面有机物，再经稀HNO3浸泡除去表面氧化膜，再经去离子水清洗除去表面杂质。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述丙酮和乙醇超声清洗的时间分别为8-12分钟；所述稀HNO3侵泡的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小平，李小云，王顺利，史建军，金立，杨欧，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33