一种银纳米片及其制备方法与用途技术

本发明专利技术提供了一种银纳米片的制备方法，包括如下步骤：(1)配置电解液；(2)利用电化学方法在基片上沉积银纳米片；(3)退火。其中，步骤(2)所述的沉积条件为电解液温度为30‑40℃，沉积时间为4‑6min。本发明专利技术还提供一种由以上制备方法制得的银纳米片，以及其在表面增强拉曼光谱基底中的应用。本发明专利技术创造具备制备方法工艺简单，重复性好，成本低，可以批量生产；制得的多孔银纳米片能够有效抑制团聚，具有多孔形貌，均匀性较好，形成大量拉曼活性位点，具有较低SERS检测极限等优点。

A silver nanosheet and its preparation method and Application

The invention provides a preparation method of silver nanosheets, which comprises the following steps: (1) configuring electrolyte; (2) depositing silver nanosheets on the substrate by electrochemical method; (3) annealing. Among them, the deposition condition described in step (2) is that the temperature of the electrolyte is 30 40 C and the deposition time is 4 6 min. The invention also provides a silver nanosheet prepared by the above preparation method and its application in the surface enhanced Raman spectrum substrate. The invention has the advantages of simple preparation process, good repeatability, low cost and mass production; the porous silver nanosheet can effectively inhibit agglomeration, has porous morphology, good uniformity, forms a large number of Raman active sites, and has the advantages of low SERS detection limit.

【技术实现步骤摘要】
一种银纳米片及其制备方法与用途
技术介绍
表面增强拉曼散射光谱(SurfaceEnhancedRamanScattering，SERS)是一种快速、高灵敏、无损的检测技术，迄今已在表面科学、电化学、分析化学和生物学等研究等领域显示出巨大的应用前景。对于大多数分子来说，拉曼散射效应非常弱，其散射光强度约为入射光强度的10-6-10-9，极大地限制了拉曼光谱的应用和发展。1977年，Jeanmaire和VanDuyne发现当把分子放置在粗糙贵金属表面上或是附近后拉曼信号可以被极大增强，这种效应后来被称之为表面增强拉曼散射。之后，随着纳米技术的发展和各类拉曼光谱仪的开发，SERS技术逐渐发展起来。时至今日，SERS技术的检测限已经能够达到ppb级，甚至是可以实现单分子的检测。一方面，现有的SERS基底的制备方法比较复杂，使SERS应用受到很大限制，因此，简单快速制备SERS基底，将使SERS的应用更加广泛快捷；另一方面，表面增强基底的粒子尺度、形状和排列与SERS活性密切相关，为提高SERS活性，国内外研究人员一直在探索制备SERS活性更高的基底的方法；此外，使用电化学方法制备的SERS基底增强材料普遍存在团聚现象严重、不易形成良好的多孔形貌、拉曼活性位点少的特点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术创造旨在提出一种银纳米片及其制备方法与用途，以一种简单的电化学方法制备合成具有多孔形貌的银纳米片，并将其用作表面增强拉曼光谱基底，该基底具有较好的SERS活性，且制备方法操作简便。为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：一种银纳米片的制备方法，包括如下步骤：(1)配置电解液；(2)利用电化学方法在基片上沉积银纳米片；(3)退火。进一步地，步骤(2)所述的沉积条件为电解液温度为30-40℃，沉积时间为4-6min。进一步地，步骤(1)中所述电解液包括硝酸银、柠檬酸盐和硼酸，所述硝酸银、柠檬酸盐和硼酸分别称量并分别配置成三种溶液后再混合。进一步地，所述柠檬酸盐使用柠檬酸铵。进一步地，所述硝酸银、柠檬酸盐和硼酸溶液的配置条件分别为：30-40℃热台上搅拌0.5h以上。进一步地，步骤(2)所述的基片为单晶硅片。进一步地，步骤(2)所述的沉积电流的电流密度为0.002A/dm2，两电极间的工作距离为8-10cm。进一步地，步骤(3)所述的退火过程为置于热台上，80℃下退火10min。利用上述制备方法制得的银纳米片，具有多孔结构。进一步地，所述银纳米片的孔洞为15-20nm，纳米片厚度为25-30nm，直径为800nm-1000nm。上述制备方法制得的银纳米片能够用于表面增强拉曼光谱基底。优选地，所述硝酸银，柠檬酸铵和硼酸溶液分别在35℃下搅拌溶解0.5h以上；所述硝酸银浓度为0.02mol/L，柠檬酸铵浓度为0.01mol/L，硼酸浓度为0.5mol/L；所述电解液在电化学反应过程中保持温度为35℃；步骤(2)利用电化学法，恒电流在基片上沉积银纳米片，恒电流电位为0.004A，电沉积工作距离为9cm；步骤(2)所述基片面积为2cm2。相对于现有技术，本专利技术创造涉及的一种银纳米片及其制备方法与用途具有以下优势：(1)本专利技术使用电化学法，该制备方法工艺简单，重复性好，成本低，可以批量生产。(2)一般电化学沉积过程中纳米片会发生团聚现象而失去拉曼增强活性，而经本方法控制反应时间制得的多孔银纳米片能够有效抑制团聚。(3)电化学沉积过程温度的变化会影响多孔形貌的形成，减少拉曼活性位点的数量，而通过本方法控制反应温度制得的银纳米片具有多孔形貌，形成大量拉曼活性位点。(4)本专利技术所述的一种银纳米片用于表面增强拉曼基底，具有较低SERS检测极限，较好的均匀性，较低的成本，操作简单等优点。附图说明图1为实施例1制备的银纳米片SERS基底的扫描电子显微镜图像。图2为用4-MBA(4-巯基苯甲酸)作为探针分子，检测实施例1制备的银纳米片SERS基底对不同浓度的4-MBA的拉曼信号增强效应(浓度分别为1×10-9M、1×10-10M)。图3为用4-MBA(4-巯基苯甲酸)作为探针分子，检测实施例1制备的银纳米片SERS基底对不同浓度的4-MBA的拉曼信号增强效应(浓度分别为1×10-3M、1×10-4M、1×10-5M、1×10-6M、1×10-7M、1×10-8M、1×10-9M、1×10-10M)。图4为实施例2制备的银纳米片SERS基底的扫描电子显微镜图像。图5为用4-MBA(4-巯基苯甲酸)作为探针分子，检测实施例2制备的银纳米片SERS基底对不同浓度的4-MBA的拉曼信号增强效应，激发激光波长为532nm，激发时间为1s。图6为实施例3制备的银纳米片SERS基底的扫描电子显微镜图像。图7为用4-MBA(4-巯基苯甲酸)作为探针分子，检测实施例3制备的银纳米片SERS基底对不同浓度的4-MBA的拉曼信号增强效应，激发激光波长为532nm，激发时间为1s。图8为不同电沉积时间制备的银纳米片SERS基底的扫描电子显微镜图像，A为沉积时间4min，B为沉积时间10min，C为沉积时间15min，D为沉积时间30min(A、B、C、D沉积温度均为35℃)。图9为不同电沉积温度制备的银纳米片SERS基底的扫描电子显微镜图像，A为沉积温度15℃，B为沉积温度25℃，C为沉积温度35℃，D为沉积温度45℃(A、B、C、D沉积时间均为4min)。具体实施方式除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本专利技术创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下面结合实施例及附图来详细说明本专利技术创造。实施例1具体实施步骤如下：1.基片的刻蚀：将硅单晶片放入10％的HF中刻蚀，5min后取出用去离子水冲洗，干燥待用。所用硅单晶片厂家为中国电子科技集团公司第四十六研究所，电阻率为＜0.02Ω·cm，晶向为＜110＞±1°，型号为N。2.银片电极的清洗：将银片用清洁剂进行擦拭清洗；完成后将银片放入丙酮中在超声机内超声清洗15min；完成后将银片放入乙醇中在超声机内超声清洗15min；完成后将银片放入去离子水中在超声机内超声清洗15min。3.电解液的配制：用电子天平称取一定质量的硝酸银，柠檬酸铵，硼酸粉末分别放入烧杯中。用量筒量取不等量的去离子水分别倒入装有硝酸银，柠檬酸铵和硼酸药品的烧杯中，分别于35℃下搅拌溶解0.5h以上。完成后，将三种溶液均匀混合在电解池中，形成电解液。其中，硝酸银浓度为0.02mol/L，柠檬酸铵浓度为0.01mol/L，硼酸浓度为0.5mol/L。4.电沉积：将配制好的电解液置于热台上，控制电解液温度在35℃，与直流电源连接，阳极接银片，阴极接硅片，打开电源输出，电沉积4min。5.退火处理：将得到的基底取出，用去离子水冲洗干净，放置在热台上，80℃下进行退火10min。制备的银纳米片SERS基底的扫描电子显微镜图像见图1，所使用的扫描电子显微镜型号为hitachsu8010，加速电压5kv，引出电流7uA，图1中A、B、C、D放大倍数分别为80.0k、50.0k、30.0k、10.0k。由图可知，本实施例制得的银纳米片具有多孔结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种银纳米片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)配置电解液；(2)利用电化学方法在基片上沉积银纳米片；(3)退火。

【技术特征摘要】
1.一种银纳米片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)配置电解液；(2)利用电化学方法在基片上沉积银纳米片；(3)退火。2.根据权利要求1所述银纳米片的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的沉积条件为电解液温度为30-40℃，沉积时间为4-6min。3.根据权利要求1所述银纳米片的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述电解液包括硝酸银、柠檬酸盐和硼酸，所述硝酸银、柠檬酸盐和硼酸分别称量并分别配置成三种溶液后再混合。4.根据权利要求3所述银纳米片的制备方法，其特征在于：所述硝酸银、柠檬酸盐和硼酸溶液的配置条件分别为：30-40℃热台上搅拌0.5h以上。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：印寿根，刘慢慢，秦文静，杨利营，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津,12