[發明專利]油-水界面自組裝法制備金屬/SiO2復合顆粒薄膜的方法

無效

• 申請號: 200910157003.5
• 申請日: 2009-12-31
• 公開（公告）號: CN101792268A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 李東升;劉濤;楊德仁
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C03C17/00
• 分類號: C03C17/00;C04B41/51
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及制備金屬/SiO₂復合顆粒薄膜的方法，屬于光子材料領域。

背景技術

金屬納米顆粒和金屬顆粒組成的薄膜由于具有表面等離子共振性質，在生物探測，增強發光方面有重要應用。液相法可以制備出各種形狀、大小的金屬顆粒，如金顆粒、金棒、金核殼和銀方塊等。利用金屬顆粒增強薄膜或者染料發光、拉曼增強或者探測時，常常需要將金屬顆粒沉積到襯底上。目前，已經有報導用襯底表面改性后吸附等方法來將液相法制備的顆粒自組裝成薄膜。但在吸附中，顆粒容易團聚，引起顆粒間的耦合，使得薄膜吸收峰與溶液中相比發生較大變化，吸收峰位不易調節。而在薄膜用作增強發光和探測等方面時，特異性的顆粒薄膜的吸收峰位是比較重要的。

發明內容

本發明提供一種制備具有不同吸收特性的含金屬顆粒薄膜的方法。

一種油-水界面自組裝法制備金屬/SiO₂復合顆粒薄膜的方法，包括以下步驟：

1)制備金屬/SiO₂膠體，將金屬/SiO₂膠體離心分散至去離子水中得到膠體水溶液；

2)在膠體水溶液中加入正己烷，形成正己烷-水兩相混合溶液；向正己烷-水兩相混合溶液中緩慢滴加乙醇，復合顆粒在正己烷-水界面富集形成薄膜；滴加完畢后靜置至正己烷揮發完；

3)將形成的薄膜轉移到襯底上。

所述的金屬/SiO₂膠體中的金屬為具有等離子共振性質的各種形狀的微納顆粒，如Au、Ag、Pt或Pd等，這些金屬的吸收譜隨著顆粒尺寸、大小、形狀等因素變化。

所述的金屬/SiO₂膠體可采用已發表論文中的方法制備，如Au/SiO₂、Ag/SiO₂按照Langmuir?2003，19，6693-6700文中方法制備，Au納米棒/SiO₂按照Chem.Mater.2006，18，2465-2467文中方法制備。

所述的正己烷-水兩相混合溶液中正己烷的加入量要求正己烷能完整的覆蓋金屬/SiO₂膠體水溶液表面。乙醇的加入量控制形成薄膜的面積大小，當薄膜完全覆蓋在整個正己烷-水界面上時，不需要再加入乙醇。

所述的乙醇的滴加速度為每分鐘0.5-2mL，過快的滴加速度容易導致薄膜中形成較多的顆粒團聚體。

步驟3)中將襯底以與溶液水平面1-5度的角度浸入溶液中，小心的抬起后，形成的薄膜就轉移到了襯底上。襯底一般采用石英襯底或硅襯底。

本發明方法通過調節金屬顆粒的種類，可以得到不同光學吸收特性的薄膜。SiO₂包層使復合顆粒薄膜保持了顆粒的單分散性，避免了金屬顆粒間的耦合，使得薄膜具有可調的光學吸收性質。同時SiO₂包層便于進行后續改性、修飾等，還起到一定的保護作用。

本發明的方法制備的薄膜由密排的金屬/SiO₂復合顆粒構成，其光學吸收特性隨金屬顆粒種類改變而改變，薄膜的吸收光譜形狀與單分散的復合顆粒溶液保持一致。二氧化硅包覆層避免了金屬顆粒間的光學耦合，并且對金屬顆粒有保護作用。

本發明方法所用藥品廉價易得，過程簡單可控，制得的薄膜具有與單分散金屬顆粒溶液相似的特征光學吸收特性，可用于生物探測、表面增強拉曼散射、表面等離子增強發光等方面。

附圖說明

圖1(a)為實施例1制得的Au/SiO₂的透射電鏡照片；

圖1(b)為實施例2制得的Ag/SiO₂的透射電鏡照片；

圖1(c)為實施例3制得的Au納米棒/SiO₂的透射電鏡照片；

圖2(a)為實施例1制得的硅襯底上Au/SiO₂顆粒薄膜的場發射掃描電鏡照片；

圖2(b)為實施例2制得的硅襯底上Ag/SiO₂顆粒薄膜的場發射掃描電鏡照片；

圖2(c)為實施例3制得的硅襯底上Au納米棒/SiO₂顆粒薄膜的場發射掃描電鏡照片；

圖3為實施例1，2，3制得的Au/SiO₂、Ag/SiO₂、Au納米棒/SiO₂顆粒水溶液和石英襯底上Au/SiO₂、Ag/SiO₂、Au納米棒/SiO₂三種顆粒薄膜的紫外-可見吸收光譜。

具體實施方式