[發(fā)明專(zhuān)利]一種超薄金屬納米片的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210017319.6
• 申請(qǐng)日: 2012-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102528050A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張彤;王龍德;張曉陽(yáng);李若舟;朱圣清
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F9/02
• 分類(lèi)號(hào): B22F9/02
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于貴金屬或其它金屬納米顆粒的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種由超薄金屬膜穩(wěn)定連結(jié)的納米顆粒陣列組成的納米片及其制備方法。

背景技術(shù)

貴金屬納米顆粒在可見(jiàn)光波段由于表面等離子共振效應(yīng)而具有顯著的光局域增強(qiáng)效應(yīng)，這些貴金屬納米顆粒還具有良好的穩(wěn)定性、低生物毒性，因此在生物成像及傳感，表面增強(qiáng)拉曼散射檢測(cè)，光催化，光伏器件及光電子集成器件等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。當(dāng)前，已有多種貴金屬納米結(jié)構(gòu)的制備策略，其中就有應(yīng)用多羥基過(guò)程合成了貴金屬納米棒、納米片、多面體、空殼等納米結(jié)構(gòu)，研究了它們的可調(diào)制光吸收特性、催化活性及局域場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)與形貌和結(jié)構(gòu)的相關(guān)性。

貴金屬納米結(jié)構(gòu)的性質(zhì)與其尺寸和形狀有很大關(guān)系，因此，發(fā)展簡(jiǎn)便的、形狀和尺寸可控的合成方法尤其重要。目前，可以通過(guò)多種物理、化學(xué)和生物的方法合成不同形貌、不同成分及多功能的納米材料。由于化學(xué)合成是從分子層次對(duì)物質(zhì)進(jìn)行操作，因而可以得到好的化學(xué)均勻性；而溶液反應(yīng)法對(duì)粒子尺寸、形狀較易控制，所以目前貴金屬納米粒子的制備廣泛采用基于液相的化學(xué)方法。化學(xué)方法包括模板輔助沉積方法，化學(xué)還原方法，種子調(diào)制生長(zhǎng)方法和光還原方法等。

雖然傳統(tǒng)的化學(xué)合成法、化學(xué)氣相沉積法、熱蒸發(fā)法、濺射-退火法用于制備各種形狀、尺寸的納米顆粒或陣列，但納米顆粒之間是無(wú)連結(jié)的、相互分離的。最近人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)金屬顆粒相互之間的距離在幾個(gè)納米的范圍內(nèi)時(shí)，金屬顆粒之間的表面等離子耦合效應(yīng)很強(qiáng)烈，可顯著提高其光學(xué)增強(qiáng)特性，并使表面等離子共振譜展寬。但目前報(bào)道的技術(shù)，主要是用有機(jī)分子、DNA或其它材料將納米顆粒連結(jié)在一起，這種連結(jié)的納米顆粒是動(dòng)態(tài)的，不穩(wěn)性的，其表面等離子體共振耦合效應(yīng)很弱，且這種動(dòng)態(tài)的、不穩(wěn)定連結(jié)的納米顆粒陣列不利于納米功能器件的制備，因而限制了其在集成光學(xué)、光電子集成器件等領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種超薄金屬納米片的制備方法，這種結(jié)構(gòu)獨(dú)特的納米片有很強(qiáng)的表面等離子體共振耦合效應(yīng)，可用于制備納米功能器件，該制備方法較為簡(jiǎn)單、快捷、成本低、環(huán)境友好。

技術(shù)方案：本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：第一步，首先在襯底表面涂覆幾個(gè)微米厚的聚合物膜，然后將該涂覆的聚合物膜熱固化或光固化；第二步，利用磁控濺射、熱蒸發(fā)或其它沉積成膜技術(shù)在聚合物膜表面濺射幾個(gè)納米厚的金屬膜層；第三步，將濺射有納米金屬膜的聚合物膜及襯底在溶劑中浸泡，因溶劑溶解聚合物膜而使納米金屬膜層從襯底表面脫落；第四步，在溶劑中對(duì)剝離的納米金屬膜層用超聲波處理，得到由幾個(gè)納米厚的金屬原子組成的超薄金屬膜穩(wěn)定連結(jié)的金屬納米顆粒陣列組成的超薄金屬納米片。

所述的金屬膜層為金、銀、銅、鎳、鋅或鉑，或是各自的合金，或是不同金屬?gòu)?fù)合材料。

所述的溶劑為只能溶解聚合物膜的溶劑。

該種超薄金屬納米片由兩部分組成：一是由幾個(gè)納米厚的金屬原子組成的超薄金屬膜層；二是有均勻分布的、尺寸均一的、粒徑約為幾個(gè)納米的金屬納米顆粒；金屬納米顆粒之間是由這層超薄金屬膜穩(wěn)定連結(jié)，納米顆粒的間距約在幾個(gè)納米之間，金屬納米顆粒近似球形或其它形狀，是由孿晶組成的多晶；該種形貌的金屬納米顆粒之間有著很強(qiáng)的表面等離子體共振耦合效應(yīng)。

這種納米顆粒明顯有別于傳統(tǒng)意義上的納米顆粒。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

1、目前現(xiàn)有報(bào)道的，利用各種物理、化學(xué)方法制備的金屬納米顆粒，均為孤立、分散的顆粒，而本發(fā)明其提出的超薄金屬納米片，在形貌和結(jié)構(gòu)上是完全新穎的，未見(jiàn)報(bào)道的。這些金屬納米片上面均勻分布著尺寸均一的金屬納米顆粒，而納米顆粒又由金屬穩(wěn)定連結(jié)形成連續(xù)的薄片，使其具備了傳統(tǒng)意義上單獨(dú)的納米顆粒所不具備的新奇光電特性。

2、本發(fā)明所提出的一種超薄金屬納米片及其制備方法，成功的解決了將多個(gè)具有表面等離子共振特性的納米顆粒穩(wěn)定連結(jié)的問(wèn)題。

3、應(yīng)用本方法得到了均勻分布的、尺寸均一的可溶于有機(jī)溶劑的超薄金屬納米片，這些納米片中包含了隨機(jī)分布的、由幾個(gè)納米厚的金屬原子組成的超薄金屬膜穩(wěn)定連結(jié)的、相互之間有很強(qiáng)的等離子體共振耦合效應(yīng)的金屬納米顆粒，這種納米結(jié)構(gòu)是明顯區(qū)別于以往的傳統(tǒng)意義上的金屬納米顆粒，有望在生物傳感、生物成像、催化劑、等離子體光波導(dǎo)等領(lǐng)域應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是由超薄金屬膜穩(wěn)定連結(jié)的納米顆粒陣列組成的納米片的制備方法示意圖；