【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属纳米阵列结构材料的制备领域，尤其涉及一种层数可调的大面积周期性贵金属纳米帽阵列的制备方法，该层数可调的贵金属纳米帽阵列特别适用于传感、催化等领域。
技术介绍
1、金属纳米结构因其高度可调的等离子体共振特征受到广泛关注，并被广泛应用于微纳米光学器件和功能材料领域，如传感器、光电子、生物医学、催化等(参见文献1：huo d,kim m j,lyu z,et al.one-dimensional metal nanostructures:from colloidalsyntheses to applications[j].chemical reviews,2019,119(15):8972-9073；2：lim wq,gao z.plasmonic nanoparticles in biomedicine[j].nano today,2016,11(2):168-188.)。表面增强拉曼散射(sers)作为等离子体传感领域的一个重要分支，一直是生化分析研究的热点。金属纳米结构的sers增强很大程度上依赖于光照射对局域表面等离子体共振(lspr)的激发。为了实现超灵敏的电磁场增强，研究人员构建了各种形态的贵金属纳米结构，如纳米圆盘、纳米球、纳米棒和纳米壳，他们在生化分析和生命科学等领域中具有不同的性能和潜在的应用前景。
2、金属纳米结构的光学响应和共振波长主要受其组分、形状和尺寸的限制。近年来的研究主要聚焦在各向同性电磁场中的对称纳米粒子，然而，纳米结构对称性的降低会导致一些有趣的特征，如各向异性形态下的纳
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，以自组装聚苯乙烯纳米球阵列为模板，大面积合成具有可调层数和直径的均匀壳层厚度的功能二维贵金属纳米帽阵列。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，包括以下步骤：
4、1)制备单层紧密排列的聚苯乙烯(ps)纳米球阵列：
5、2)在步骤1)制备的ps纳米球阵列表面沉积贵金属薄膜；
6、3)根据所需层数重复排列ps纳米球阵列与沉积贵金属薄膜；
7、4)将步骤2)或步骤3)制备的贵金属/ps纳米球复合结构中ps纳米球去除。
8、步骤1)中，将若干基片处理成亲水性表面，然后将其中一片基片浸没于装有去离子水的漏斗中，另一基片倾斜地安置到漏斗张口边缘，并让该基片部分露出液面，然后将ps纳米球乙醇溶液的液滴滴到倾斜的基片上，由于基片倾斜，ps纳米球液滴自动落到漏斗的液体表面，由此在液面上出现带有大量空隙的单层ps球膜，将十二烷基硫酸钠(sds)水溶液点滴到漏斗空白的液面上，ps纳米球在表面活性剂驱使下紧密排列起来，最后旋转漏斗下方出口的旋钮，让液面缓慢下降，从而使浸没在溶液中的基片表面上获得单层致密的ps纳米球阵列；
9、步骤1)中，所述基片采用清洗干净的玻璃基片或硅基片；亲水处理为将清洗干净的基片在四氢呋喃(thf)水溶液中浸泡10～12h，thf水溶液的浓度为10wt％～15wt％。
10、步骤1)中，ps纳米球的直径为50～2000nm，且同一平铺阵列上的ps纳米球的直径应当一致。
11、步骤1)中，所述ps纳米球乙醇溶液的浓度为3wt％～5wt％，液滴容积为5～8μl。
12、步骤1)中，所述十二烷基硫酸钠(sds)水溶液的浓度为2wt％～5wt％，液滴容积为5～10μl。
13、步骤2)中，利用热蒸发、磁控溅射或脉冲激光沉积等方法将预定厚度的贵金属薄膜沉积在ps纳米球阵列上，并旋转基片以均匀沉积。
14、所述贵金属薄膜的预定厚度为ps纳米球直径的1/3～2/3，以避免ps纳米球退火移除后金属膜变成颗粒或平层结构。
15、在步骤3)中，当需要制备单层贵金属纳米帽阵列时，省略此步骤；当需要制备两层或更多层纳米帽阵列时，重复步骤1)和步骤2)，重复次数根据所需贵金属纳米帽阵列层数进行调整，不同层次的ps纳米球直径和贵金属薄膜厚度可根据需要调控，在重复步骤1)时，以步骤2)所得贵金属/ps纳米球复合结构作为基底浸没于漏斗的去离子水中。
16、步骤4)中，将制备的单层或多层贵金属/ps纳米球复合结构利用退火工艺进行处理，以移除ps纳米球，形成贵金属纳米帽阵列结构。
17、所述退火工艺的温度为450～500℃，退火时间为30～40min。
18、可利用扫描电镜、透射电镜、能谱仪等测试手段对制备的贵金属纳米帽阵列进行结构和成分表征。
19、相对于现有技术，本专利技术技术方案取得的有益效果是：
20、本专利技术先制备一层六方密排的ps纳米球阵列，随后将预定厚度的贵金属薄膜沉积在ps纳米球阵列上，再根据所需层数多次重复制备ps纳米球阵列与沉积薄膜的步骤，从而得到六方密排的单层或多层贵金属/ps纳米球复合结构，最后通过退火工艺将ps纳米球去除，得到单层或多层银纳米帽阵列。本专利技术方法可通过调控ps球的直径及金属薄膜的厚度去改变纳米帽的大小和壳厚，从而调节整体阵列的等离子体特性，可广泛应用于传感、催化等领域。
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1.一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述基片采用清洗干净的玻璃基片或硅基片；亲水处理为将清洗干净的基片在四氢呋喃(THF)水溶液中浸泡10～12h，THF水溶液的浓度为10wt％～15wt％。
3.如权利要求1所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：步骤1)中，PS纳米球的直径为50～2000nm，且同一平铺阵列上的PS纳米球的直径应当一致。
4.如权利要求1所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述PS纳米球乙醇溶液的浓度为3wt％～5wt％，液滴容积为5～8μL。
5.如权利要求1所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液的浓度为2wt％～5wt％，液滴容积为5～10μL。
6.如权利要求1所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：步骤2)中，利用热蒸发、磁控
7.如权利要求6所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：所述贵金属薄膜的预定厚度为PS纳米球直径的1/3～2/3，以避免PS纳米球退火移除后金属膜变成颗粒或平层结构。
8.如权利要求1所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：在步骤3)中，当需要制备单层贵金属纳米帽阵列时，省略此步骤；当需要制备两层或更多层纳米帽阵列时，重复步骤1)和步骤2)，重复次数根据所需贵金属纳米帽阵列层数进行调整，不同层次的PS纳米球直径和贵金属薄膜厚度可根据需要调控，在重复步骤1)时，以步骤2)所得贵金属/PS纳米球复合结构作为基底浸没于漏斗的去离子水中。
9.如权利要求1所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：步骤4)中，将制备的单层或多层贵金属/PS纳米球复合结构利用退火工艺进行处理，以移除PS纳米球，形成贵金属纳米帽阵列结构。
10.如权利要求9所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：所述退火工艺的温度为450～500℃，退火时间为30～40min。
...【技术特征摘要】
1.一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述基片采用清洗干净的玻璃基片或硅基片；亲水处理为将清洗干净的基片在四氢呋喃(thf)水溶液中浸泡10～12h，thf水溶液的浓度为10wt％～15wt％。
3.如权利要求1所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：步骤1)中，ps纳米球的直径为50～2000nm，且同一平铺阵列上的ps纳米球的直径应当一致。
4.如权利要求1所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述ps纳米球乙醇溶液的浓度为3wt％～5wt％，液滴容积为5～8μl。
5.如权利要求1所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述十二烷基硫酸钠(sds)水溶液的浓度为2wt％～5wt％，液滴容积为5～10μl。
6.如权利要求1所述的一种层数可调的贵金属纳米帽阵列的制备方法，其特征在于：步骤2)中，利用热蒸发、磁控溅射或脉冲激光沉积方法将预定厚度的...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄胜利，郑一帆，王紫云，马梦薇，李书平，康俊勇，
申请(专利权)人：昆山厦大创新中心，
类型：发明
国别省市：
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