一种任意纳米锥阵列原位转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法技术

本发明专利技术公开了一种任意纳米锥阵列原位转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法，在任意纳米锥阵列表面溅射一层铜膜，获得铜阵列；利用铜和铜盐溶液之间的归中反应，将铜阵列浸泡在铜盐溶液中，反应后获得氧化亚铜阵列；将氧化亚铜阵列浸泡在含有硝酸银的溶液中，反应后获得银纳米片构筑的微/纳米结构阵列。既可以获得阵列结构，又可以不受到衬底的限制。该结构具有纳米片的高比表面积，提供更多的活性位点，同时阵列结构能够保证样品的均匀性和稳定性。

A method of in-situ conversion of arbitrary nanocone arrays into silver nanosheets to construct micro/nanostructure arrays

The invention discloses a method for in-situ conversion of arbitrary nanocone arrays into micro/nanostructure arrays constructed by silver nanosheets, sputtering a layer of copper film on the surface of arbitrary nanocone arrays to obtain copper arrays, soaking copper arrays in copper salt solution by neutralization reaction between copper and copper salt solution, and then obtaining cuprous oxide arrays; immersing cuprous oxide arrays in nitric acid containing nitric acid. In the solution of silver, the micro/nanostructure arrays constructed by silver nanosheets were obtained after the reaction. The array structure can be obtained without the limitation of the substrate. The structure has a high specific surface area of nanosheets, provides more active sites, and the array structure can ensure the uniformity and stability of the sample.

【技术实现步骤摘要】
一种任意纳米锥阵列原位转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法
本专利技术涉及一种微/纳米结构阵列原位转换的方法，尤其涉及一种任意纳米锥阵列原位转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法。
技术介绍
贵金属纳米颗粒或微/纳米结构颗粒具有较强的SERS活性和较高的结构稳定性。此外，为了确保SERS测量的良好重现性，需要将微/纳米结构颗粒进行有序排列。纳米片构筑的微/纳米结构阵列将产生更多的热点，因为存在许多尖锐的边缘。等离子体纳米片的制备方法有很多，如电化学沉积法、电偶置换法、以及Cu2O模板法等。目前研究遇到的问题主要有以下两个：(1)可以容易的利用Cu2O制备Ag纳米片组装的微纳结构，但是很难将这种方法制备成阵列；(2)而制备成阵列结构的方法又有一定的局限性，目前仅能利用电化学沉积的方法，在导电衬底上制备银纳米片构筑的微/纳米结构阵列，这就使其受到了限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种任意纳米锥阵列原位转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术的任意纳米锥阵列原位转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法，包括以下步骤：(1)利用气液界面自组装的方法，在洁净的衬底表面制备紧密排列的PS球自组装的单层膜；(2)利用反应离子刻蚀的方法，利用SF6气体对表面为PS球阵列的衬底进行刻蚀，获得任意纳米锥阵列结构；(3)利用磁控溅射的方法，在任意纳米锥阵列表面溅射一层铜膜，获得铜阵列；(4)利用铜和铜盐溶液之间的归中反应，将铜阵列浸泡在铜盐溶液中，反应后获得氧化亚铜阵列；(5)将氧化亚铜阵列浸泡在含有硝酸银的溶液中，反应后获得银纳米片构筑的微/纳结构阵列。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的任意纳米锥阵列原位转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法，基于Cu2O的原位转化的方法，在任意纳米锥阵列表面原位转化，获得由纳米片组装得到的颗粒，进一步组装得到的阵列，可以在不导电的衬底上也可以制备Ag纳米片组装的微/纳结构阵列，既可以获得阵列结构，又可以不受到衬底的限制。该结构具有纳米片的高比表面积，提供更多的活性位点，同时阵列结构能够保证样品的均匀性和稳定性。附图说明图1为本专利技术实施例中利用气液界面自组装法在硅衬底表面获得的1000nmPS球阵列的扫描电将照片；图2为本专利技术实施例中刻蚀1000nmPS阵列获得硅阵列的扫描电镜照片；图3为本专利技术实施例中利用磁控溅射在硅阵列表面获得铜膜的扫描电镜照片；图4为本专利技术实施例中利用归中反应，将铜阵列转化为氧化亚铜阵列的扫描电镜照片(插图为单个颗粒的放大)；图5为本专利技术实施例中氧化亚铜阵列转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的扫描电镜照片。具体实施方式下面将对本专利技术实施例作进一步地详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本专利技术的任意纳米锥阵列原位转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法，其较佳的具体实施方式是：包括以下步骤：(1)利用气液界面自组装的方法，在洁净的衬底表面制备紧密排列的PS球自组装的单层膜；(2)利用反应离子刻蚀的方法，利用SF6气体对表面为PS球阵列的衬底进行刻蚀，获得任意纳米锥阵列结构；(3)利用磁控溅射的方法，在任意纳米锥阵列表面溅射一层铜膜，获得铜阵列；(4)利用铜和铜盐溶液之间的归中反应，将铜阵列浸泡在铜盐溶液中，反应后获得氧化亚铜阵列；(5)将氧化亚铜阵列浸泡在含有硝酸银的溶液中，反应后获得银纳米片构筑的微/纳结构阵列。所述步骤(1)包括：首先选择直径120～1000nm的PS球，分散在去离子水和乙醇中后超声，使之分散均匀。随后将PS球滴加在表面加水的洁净的载玻片表面，使之形成单层膜。干燥一段时间后，将盖玻片转移到盛满水的烧杯中，此时，PS球单层膜将漂浮在水的表面。利用1cm×1cm的洁净衬底将水和空气界面的PS球阵列捞起来，即转移到衬底表面，得到紧密排列的PS球单层膜阵列，所述洁净衬底为硅、玻璃、聚四氟乙烯或PE膜；所述步骤(2)包括:以PS球阵列为掩膜，对衬底进行刻蚀,具体的实验参数为：电流大小为0.5～5A，压强大小为0.05～0.50Pa，六氟化硫气体的流速10～50sccm，功率为100～500w，刻蚀时间为30s～9min；所述步骤(3)中，具体的实验参数为：真空度为10～70mTorr，溅射电流大小为15～90mA，溅射时间为2min～30min；所述步骤(4)中，所述铜盐包括硝酸铜、硫酸铜和/或醋酸铜，具体包括：配置铜盐溶液：将0.0200～1.0000g铜盐溶解到10～100mL去离子水中，获得铜的前驱体溶液；随后，将表面覆盖铜膜的纳米锥阵列浸泡在铜的前驱体溶液中，设定浸泡时间为10～30min；反应结束后，取出衬底，用去离子水和无水乙醇交替清洗数次，获得氧化亚铜阵列；用N2吹干后，获得氧化亚铜阵列，用于下一步反应；所述步骤(5)包括：配置硝酸银的反应溶液：将0.0100～0.3000g硝酸银、0.0100～1.0000g无水柠檬酸钠以及5～50uL浓硝酸分散到5～50mL去离子水中，之后将1cm×1cm的氧化亚铜衬底置于混合溶液中浸泡1～30min；反应结束后，取出衬底，用去离子水和无水乙醇交替清洗数次。所述步骤(1)中，PS球的尺寸为1000nm，衬底选择硅片。所述步骤(2)中，电流大小为3A，压强大小为0.1Pa，六氟化硫气体的流速36sccm，功率为200w，刻蚀时间为7min。所述步骤(3)中，真空度为35mTorr，溅射电流大小为40mA，溅射时间为5min。所述步骤(4)中，0.4000g无水硫酸铜(CuSO4)溶解到50mL去离子水中，获得硫酸铜溶液，设定浸泡时间为30min。所述步骤(5)中，将0.0306g硝酸银、0.0352g无水柠檬酸钠、以及10uL浓硝酸分散到20mL去离子水中，之后将1cm×1cm的氧化亚铜衬底置于混合溶液中30min。本专利技术的任意纳米锥阵列原位转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法，所得产物是银纳米片构筑的颗粒进一步组装得到的阵列结构。传统的制备纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法是电化学沉积的方法，也仅限于在导电的硅衬底上制备这种结构，而本专利技术的方法可以在任意可以获得锥阵列的衬底上制备银纳米片构筑微/纳米结构阵列。该结构包含片状结构和阵列结构的双层优势，一方面，片状结构具有更大的比表面积，与测试分子接触时可以提供更多的活性位点；另一方面，由于阵列结构，可以保证结构的均匀性和测试结果的稳定性，因而该结构具有更加优异的性能。本专利技术通过原位转化的方法，利用化学反应，在任意可以获得纳米锥阵列的衬底表面都可以通过原位转化，制备银纳米片构筑的微/纳米结构阵列。该结构一方面具有片状结构，能够有更大的比表面积，提供更多的活性位点，另一方面，该结构相比于分散的颗粒结构，更稳定，更均匀，性能更优异。具体实施例：实施例1本实施例1描述的一种任意纳米锥阵列原位转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法，包括以下步骤：(1)利用气液界面自组装的方法，在洁净的硅衬底表面制备紧密排列的PS球自组装的单层膜。选择直径为1000nm的PS球，在1cm×1cm的洁净硅衬底表面获得紧密排列的PS球单层膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种任意纳米锥阵列原位转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用气液界面自组装的方法，在洁净的衬底表面制备紧密排列的PS球自组装的单层膜；(2)利用反应离子刻蚀的方法，利用SF6气体对表面为PS球阵列的衬底进行刻蚀，获得任意纳米锥阵列结构；(3)利用磁控溅射的方法，在任意纳米锥阵列表面溅射一层铜膜，获得铜阵列；(4)利用铜和铜盐溶液之间的归中反应，将铜阵列浸泡在铜盐溶液中，反应后获得氧化亚铜阵列；(5)将氧化亚铜阵列浸泡在含有硝酸银的溶液中，反应后获得银纳米片构筑的微/纳米结构阵列。

【技术特征摘要】
1.一种任意纳米锥阵列原位转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用气液界面自组装的方法，在洁净的衬底表面制备紧密排列的PS球自组装的单层膜；(2)利用反应离子刻蚀的方法，利用SF6气体对表面为PS球阵列的衬底进行刻蚀，获得任意纳米锥阵列结构；(3)利用磁控溅射的方法，在任意纳米锥阵列表面溅射一层铜膜，获得铜阵列；(4)利用铜和铜盐溶液之间的归中反应，将铜阵列浸泡在铜盐溶液中，反应后获得氧化亚铜阵列；(5)将氧化亚铜阵列浸泡在含有硝酸银的溶液中，反应后获得银纳米片构筑的微/纳米结构阵列。2.根据权利要求1所述的任意纳米锥阵列原位转化为银纳米片构筑的微/纳米结构阵列的方法，其特征在于：所述步骤(1)包括：首先选择直径120～1000nm的PS球，分散在去离子水和乙醇中后超声，使之分散均匀。随后将PS球滴加在表面加水的洁净的载玻片表面，使之形成单层膜。干燥一段时间后，将盖玻片转移到盛满水的烧杯中，此时，PS球单层膜将漂浮在水的表面。利用1cm×1cm的洁净衬底将水表面的PS球阵列捞起来，即转移到衬底表面，得到紧密排列的PS球单层膜阵列，所述洁净衬底为硅、玻璃、聚四氟乙烯或PE膜；所述步骤(2)包括:以PS球阵列为掩膜，对衬底进行刻蚀,具体的实验参数为：电流大小为0.5～5A，压强大小为0.05～0.50Pa，六氟化硫气体的流速10～50sccm，功率为100～500w，刻蚀时间为30s～9min；所述步骤(3)中，具体的实验参数为：真空度为10～70mTorr，溅射电流大小为15～90mA，溅射时间为2min～30min；所述步骤(4)中，所述铜盐包括硝酸铜、硫酸铜和/或醋酸铜，具体包括：配置铜盐溶液：将0.0200～1.000g铜盐溶解到10～100mL去离子水中，获得铜的前驱体溶液；随后，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘广强，郭静，蔡伟平，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34