银纳米片@氧化锌纳米棒阵列及其制备方法和用途技术

本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
银纳米片@氧化锌纳米棒阵列及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及一种复合纳米材料
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]本专利技术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。
[0006]为实现上述目的，本专利技术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
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2μm、直径为200
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500nm；所述银纳米片为尺寸100
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500nm、厚度为5
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30nm的不规则片状。
[0007]本专利技术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：
[0008]S1、在氧气气氛中利用等离子体轰击导电玻璃的导电面；
[0009]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
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90℃的水浴条件下生长30
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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；
[0010]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
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60℃的水浴条件下生长20
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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；
[0011]S4、使用硝酸银、氨水、去离子水和聚乙烯吡咯烷酮制得银电解液，将生长有银纳米颗粒@氧化锌纳米棒阵列的导电衬底置于电解液中作为阴极，石墨片作为阳极，电沉积0.5
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2h后取出，用去离子水清洗并用高纯氩气吹干，即在导电衬底上制得银纳米片@氧化锌纳米棒阵列。
[0012]作为银纳米片@氧化锌纳米棒阵列的制备方法进一步的改进：
[0013]优选的，步骤S1中等离子体轰击导电衬底导电面的时间为250
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350s，功率为180W，结束后用去离子水清洗1
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3次并烘干。
[0014]优选的，步骤S2中所述锌氨溶液的制备方法为：向0.05
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0.15mol/L六水合硝酸锌溶液中逐滴滴入26
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28wt％浓氨水至溶液澄清即制得。
[0015]优选的，步骤S3所述的银氨溶液为含有0.035
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0.045mol/L的硝酸银、0.4
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0.6mol/L的葡萄糖的水溶液。
[0016]优选的，步骤S4中所述银电解液的配制方法为：先将硝酸银粉末完全溶于去离子水中，然后缓慢滴加10wt％氨水，至溶液变得澄清，再加入聚乙烯吡咯烷酮粉末，即制得银电解液。
[0017]优选的，步骤S4中所述银电解液中含有1.0
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2.0g/L的硝酸银和4.0
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6.0g/L的聚乙烯吡咯烷酮。
[0018]本专利技术的目的之三是提供一种银纳米片@氧化锌纳米棒阵列作为表面增强拉曼散射的活性基底的用途。
[0019]作为银纳米片@氧化锌纳米棒阵列的用途进一步的改进：
[0020]优选的，将银纳米片@氧化锌纳米棒阵列作为表面增强拉曼散射的活性基底，使用激光拉曼光谱仪测量其上附着的罗丹明6G的含量。
[0021]优选的，所述激光拉曼光谱仪的激发光的波长为532nm或633nm、功率为0.1
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2mW、积分时间为0.2
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120s。
[0022]本专利技术相比现有技术的有益效果在于：
[0023]其一、本申请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，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，利用碱性银电解液，利用电沉积方法，在氧化锌纳米棒表面直立生长密集的银纳米片，这种方法简便易行、可重复性高。
[0024]由于氧化锌在呈酸性的硝酸银电解质溶液中易溶解，而无法制得银纳米片修饰的氧化锌纳米棒；为了避免氧化锌溶解，本领域普通技术人员容易想到将硝酸银电解质溶液调整为碱性，但在弱碱性下银离子又会生成沉淀，破坏电解液成分。
[0025]本专利技术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，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，采用碱性的银氨溶液配合适量的PVP来制备银纳米片，合适的电沉积条件下，保留了氧化锌纳米棒，得到在氧化锌纳米棒表面直立生长密集的银纳米片，这种方法简便易行、可重复性高。制备原理如下：1.锌氨溶液中发生如下反应：Zn(NH3)
42+
+
2OH
‑
＝Zn(OH)2+NH3+H2O；氢氧化锌沉积在ITO衬底表面，该化合物很快发生脱水，因此氧化锌粒子在ITO衬底表面成核，随着反应时间增加，最终生成氧化锌纳米棒；2.硝酸银与葡萄糖发生银镜反应，在氧化锌表面沉积银种子。3.在碱性溶液中电沉积，氧化锌表面的银种子继续生长为银纳米片。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银纳米片@氧化锌纳米棒阵列，其特征在于，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
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2μm、直径为200
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500nm；所述银纳米片为尺寸100
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500nm、厚度为5
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30nm的不规则片状。2.一种权利要求1所述的银纳米片@氧化锌纳米棒阵列的制备方法，其特征在于，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
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90℃的水浴条件下生长30
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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
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60℃的水浴条件下生长20
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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；S4、使用硝酸银、氨水、去离子水和聚乙烯吡咯烷酮制得银电解液，将生长有银纳米颗粒@氧化锌纳米棒阵列的导电衬底置于电解液中作为阴极，石墨片作为阳极，电沉积0.5
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2h后取出，用去离子水清洗并用高纯氩气吹干，即在导电衬底上制得银纳米片@氧化锌纳米棒阵列。3.根据权利要求2所述的银纳米片@氧化锌纳米棒阵列的制备方法，其特征在于，步骤S1中等离子体轰击导电衬底导电面的时间为250
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱储红，李娜，翟海超，杜海威，徐更生，袁玉鹏，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：