[發明專利]硅片上銀納米顆粒致密層的制備方法

有效

• 申請號: 201710707061.5
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107460462B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 吳春芳;蔡長龍;張進
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: C23C18/44
• 分類號: C23C18/44;C23C18/18;B82Y40/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明涉及硅片上銀納米顆粒致密層的制備方法，步驟為：將硅片先后置于堿洗液和酸洗液浸泡使硅片表面羥基化；置于巰基丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液中反應使硅片硅烷化；先后分別置于硝酸銀溶液和硼氫化鈉溶液中以生成銀籽晶；置于硝酸銀和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中，之后滴入抗壞血酸溶液以使銀籽晶不斷長大；重復多次后沖洗，并超聲吹干。本發明借助于具有雙功能的有機分子先將銀籽晶固定于硅片上，之后原位還原得到銀籽晶，再通過后期的多次循環生長，可得到致密的、均勻的銀顆粒膜層，此金屬顆粒膜層在SERS應用中，可以在較大的范圍內（如微米范圍）保持均勻的、較高的增強效果，而且此制備方法重復性好。

技術領域

本發明涉及納米材料制備技術領域，具體涉及一種硅片上銀納米顆粒致密層的制備方法。

背景技術

在表面增強拉曼光譜（SERS）的研究中發現，由于納米金屬顆粒緊密排列形成的基底對光場的增強，會導致拉曼信號強度的增強。當顆粒之間處于納米級別的間隙時，顆粒之間電場互相耦合，場強增強更為顯著，導致拉曼信號大幅度的提升。因此對于SERS用基底，為了使顆粒之間的距離盡量小而獲得高的拉曼增強效果是本行業的研究熱點。

制備SERS基底的方法通常有刻蝕法和膠體顆粒溶液法：

其中刻蝕法需要特殊的設備，以及繁雜的制備工序，并且很難在納米級別控制顆粒間距。當銀顆粒之間的距離在100nm左右（Proc. Of SPIE Vol.8323 83232L），顆粒之間的電場耦合幾乎可以忽略，因此在SERS應用中不可能得到很高的增強效果，因此該方法只限于理論上的說明，并沒有實際的應用。

膠體顆粒溶液法(Small 2014, 10,No.3,609-616)是通過在銀納米顆粒的膠體溶液中加NaCl來縮小Ag顆粒之間的距離，而在硅片上沉積得到密集的Ag顆粒。該方法制備的納米顆粒團聚體中，雖然顆粒之間的間隙處于納米級別，但是所得到銀顆粒分布不夠均勻，且大部分的顆粒間隙依然很大，在SERS應用中不利于得到均勻、有效的增強效果，且制備結果的重復性差，因此SERE結果不僅不能在不同批次的檢測中保持一致，即使同一基底，不同位置處的測試結果也差距較大，不能作為一種穩定的SERS用基底。

此外，制備SERS用基底還可對硅基片進行預處理，通過原位還原、自組裝納米金屬顆粒于硅片上。發明專利（CN201510753537.X）中提到，利用氨基硅烷對硅片進行修飾，隨后將其置于硝酸銀和氨水溶液中，通過原位還原來獲得銀納米顆粒修飾硅表面的SERS基底。從其提供的圖片可見，硅片表面的銀納米顆粒分布稀疏，分布也極為不均勻，部分顆粒嚴重團聚，因此不能獲得高的，均勻的SERS增強效果，僅能探測到濃度為10^-8mol/L的羅丹名-B分子的拉曼光譜。發明專利（CN201510973724.9）中提到將氨基硅烷處理后的硅片置于氯金酸溶液中，通過氨基的弱還原性在硅片表面原位生成納米金顆粒，但是顆粒在硅片上的分布仍然極為稀疏，導致檢測甘油分子時增強因子只在10⁴數量級。

發明內容

本發明的目的是提供一種硅片上銀納米顆粒致密層的制備方法，以得到致密的、均勻的銀顆粒膜層，使其在SERS應用中，可以在較大的范圍內保持均勻的、較高的增強效果，而且重復性好。

本發明所采用的技術方案為：

硅片上銀納米顆粒致密層的制備方法，其特征在于：

包括以下步驟：

步驟一：將硅片先后置于堿洗液和酸洗液浸泡各15分鐘，以使硅片表面羥基化；

步驟二：將步驟一得到的硅片置于巰基丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液中，40℃溫度下反應4-10小時，或室溫下反應24-40小時，以使硅片硅烷化；

步驟三：將步驟二得到的硅片置于0.25mM的硝酸銀溶液中浸泡6-24小時；