本发明专利技术公开了一种贵金属纳米阵列与单层石墨烯复合基底及其制备方法，本发明专利技术方法为：将采用化学气相沉积法制备的单层石墨烯转移到贵金属纳米阵列上，并于50℃下保温30分钟，单层石墨烯即与贵金属纳米阵列牢固结合，形成贵金属纳米阵列与单层石墨烯复合基底。本发明专利技术方法简单容操作，原材料廉价，且所得复合基底大面积有序，本发明专利技术方法所得复合基底可应用在光电子器件，比如表面增强拉曼芯片，薄膜太阳能电池等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米材料领域，尤其涉及。
技术介绍
石墨烯是一种新型碳纳米材料，是由碳原子构成的以苯环为基本单元的具有二维蜂窝状结构的单原子层材料，其是构建其他维度碳质材料(如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨等)的基本单元。由于石墨烯独特的结构及优异的光学、电学、热学性能，可望应用于高速晶体管、透明电极、太阳能电池、纳机电系统(NEMS)器件、复合材料、催化材料气体传感器及气体存储等领域。因此，石墨烯迅速成为化学、材料科学和凝聚态物理领域近年来的 研究热点，具有很强的开发和应用价值。为了进一步提高石墨烯的性能，通常采用石墨烯与其他纳米材料进行复合，同时纳米材料的性能也能得到提高。现有的石墨烯复合纳米材料的制备方法主要有如下几种(I)插层法，该方法可控性差、产量低，一般作为基础研究；(2)共混法，常用于石墨烯和聚合物复合，通过聚合物与石墨烯纳米粒子共混后制成复合材料，但是难以获得大面积、厚度均一的复合材料；(3)溶胶-凝胶法，将石墨烯片与金属氧化物溶胶混合后制备复合材料，但该方法会破坏石墨烯平面碳骨架，产生缺陷，导致石墨烯性能下降。因此，如何简单可控地制备大面积有序、而石墨烯缺陷不明显增多的石墨烯复合材料，是目前研究的一大难点和热点。
技术实现思路
针对现有的石墨烯复合材料制备方法中存在问题，本专利技术提出了一种简单可控的贵金属纳米阵列与单层石墨烯复合基底的制备方法，采用该方法可制备得到大面积有序、且石墨烯缺陷不明显增多的贵金属纳米阵列与单层石墨烯复合基底。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案 一、一种贵金属纳米阵列与单层石墨烯复合基底，包括单层石墨烯层和贵金属纳米阵列层，所述的贵金属纳米阵列层包括Cr纳米薄膜层和贵金属纳米薄膜层，Cr纳米薄膜层厚度为10 nm,贵金属薄膜层为Ag纳米薄膜层,其厚度为60nm。二、一种制备贵金属纳米阵列与单层石墨烯复合基底的方法，包括步骤 步骤一，采用真空镀膜法制备贵金属纳米阵列； 步骤二，采用化学气相沉积法制备单层石墨烯； 步骤三，将步骤二所得单层石墨烯转移至步骤一所得贵金属纳米阵列上，得到贵金属纳米阵列与单层石墨烯复合基底。上述步骤一具体为1.1采用液面自组装法在自组装基底上制备纳米球掩模板；所述的自组装基底优选为硅片，所述的纳米球掩模板优选为聚苯乙烯纳米球掩模板，聚苯乙烯纳米球直径为460 800nm ； I. 2利用真空镀膜法在纳米球掩模板上依次镀Cr纳米薄膜、贵金属纳米薄膜，所镀的Cr纳米薄膜厚度为10 nm,所镀的贵金属纳米薄膜优选为Ag纳米薄膜,其厚度为60nm ； 1.3去掉纳米球掩模板,得到贵金属纳米阵列。上述步骤I. 2中是采用热蒸发镀膜法在纳米球掩模板上依次蒸镀Cr纳米薄膜、贵金属纳米薄膜，Cr纳米薄膜用来增强贵金属纳米薄膜与基底的附着力。上述步骤二具体为 2.I采用化学机械抛光法处理金属基底，金属基底优选为Cu箔； 2. 2采用化学气相沉积法在金属基底上沉积单层石墨烯，优选工艺为单层石墨烯在CH4和H2的混合气体气氛中生长，CH4和H2的流量分别为35SCCm和6sCCm，生长温度为1020 0C ； 2. 3在单层石墨烯上涂覆胶层，胶层优选为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA ； 2.4采用化学刻蚀法腐蚀金属基底得到带有胶层的单层石墨烯。上述步骤2. 3具体为在单层石墨烯表面涂覆聚甲基丙烯酸甲酯PMMA并加热固化。上述步骤2. 4具体为将步骤2. 3得到的带有金属基底的单层石墨烯置于氯化铁溶液中腐蚀掉Cu箔。上述步骤三具体为 3.I将步骤2. 4所得带有胶层的单层石墨烯经清洗后转移至贵金属纳米阵列上，进行烘干，烘干的优选工艺为50°C下保温30分钟； 3.2烘干后去掉胶层，经氮气吹干，得到贵金属纳米阵列与单层石墨烯复合基底。当胶层为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA时，采用丙酮溶液溶解聚甲基丙烯酸甲酯以去掉聚甲基丙烯酸甲酯。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果 I)本专利技术通过构建金属纳米阵列与单层石墨烯复合增强基底(GENERS)，在改善传统表面增强拉曼散射基底均一性、稳定性、重复性差的同时，提高GENERS的增强因子。本专利技术提出的GENERS基底有以下优势和应用①信号真实=GENERS基底可以隔离金属-探针的直接接触产生的化学吸附键振动、金属诱导的分子结构形变、金属-探针分子电荷转移、金属催化的分子副反应等干扰；②信号稳定石墨烯-分子容易形成稳定复合物，从而在GENERS体系可以被避免或减弱；③可用作荧光淬灭剂和天然的内标石墨烯层可以淬灭荧光从而抑制荧光干扰；④循环检测惰性的石墨烯隔离层有效阻止了探针-金属的强相互作用，适当条件下，本专利技术的GENERS基底容易实现〃检测-清洁-检测〃循环。2)本专利技术方法采用液面提取法制备的贵金属纳米阵列大面积有序，且对设备要求低；本专利技术采用化学气相沉积(CVD)技术可在金属基底上制备大面积单层高质量石墨烯；本专利技术方法将金属基底上的单层石墨烯转移到贵金属纳米阵列上经处理可得到单层石墨烯与贵金属阵列牢固附着的复合基底，复合方法简单易操作，且所得复合基底大面积有序。3)本专利技术方法所得复合基底可应用在光电子器件，比如表面增强拉曼芯片，薄膜太阳能电池等领域。附图说明图I为实施例I所制备复合基底的扫描电子显微镜(SEM)图片； 图2为实施例I所制备复合基底的拉曼(Raman)光谱图片； 图3为实施例2所制备复合基底的扫描电子显微镜(SEM)图片； 图4为实施例2所制备复合基底的拉曼(Raman)光谱图片。具体实施方式 本专利技术方法的具体实施过程如下 步骤一，利用真空镀膜机制备贵金属纳米阵列。首先，通过液面自组装法在单面精抛硅片上制备直径为460 800nm的单层紧密排布的聚苯乙烯纳米球掩模板；然后，利用真空镀膜机，在聚苯乙烯纳米球掩模板上依次蒸镀10 nm的Cr薄膜、60 nm的Ag薄膜得到基底，Cr薄膜和Ag薄膜的沉积速率均为3 nm/min ;接着，将基底置于氯仿中超声20秒钟、静置10分钟，去掉聚苯乙烯纳米球掩模板得到贵金属纳米阵列；最后，将贵金属纳米阵列依次在酒精、去离子水中清洗。步骤二，采用化学气相沉积法制备单层石墨烯。首先，采用化学机械抛光法处理金属基底Cu箔，保证Cu箔表面干净平整，所采用的Cu箔厚度为25 μ m ;然后，采用化学气相沉积法在处理过的Cu箔上沉积单层石墨烯，优选工艺为单层石墨烯在CH4和H2的混合气体气氛中生长，CH4和H2的流量分别为35SCCm和6sCCm，生长温度为1020°C ;接着，在单层石墨烯上涂覆聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，经加热固化，固化工艺为120°C下保温30分钟；最后，采用氯化铁溶液腐蚀Cu箔得到带有聚甲基丙烯酸甲酯层的单层石墨烯。步骤三，将步骤二所得单层石墨烯转移至步骤一所得贵金属纳米阵列上，即形成贵金属纳米阵列与单层石墨烯复合基底。首先，采用盐酸清洗涂带有聚甲基丙烯酸甲酯层的单层石墨烯，再用去离子水清洗8 10遍，确保将铁离子清洗干净；然后，将清洗后的单层石墨烯转移至贵金属纳米阵列上，并在50°C下保温30分钟进行烘干；接着，采用丙酮溶液溶解聚甲基丙烯酸甲酯；最后，经氮气吹干，单层石墨烯就与贵金属纳米阵列牢固结合，即得到贵金属本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种贵金属纳米阵列与单层石墨烯复合基底，其特征是，包括：单层石墨烯层和贵金属纳米阵列层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖湘衡，戴志高，应见见，任峰，蒋昌忠，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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