[發明專利]一種利用蛋白質焊接的自支撐二維金屬薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201810458256.5
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108505023B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 楊鵬;秦榮榮
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: C23C18/31
• 分類號: C23C18/31;B22F9/24;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發明公開了一種利用蛋白質焊接的自支撐二維金屬薄膜的制備方法，該方法利用蛋白質(溶菌酶、清蛋白、α?淀粉酶、膠原蛋白、角蛋白、胃蛋白、牛血清白蛋白等)誘導還原劑原位還原金屬離子形成的金屬納米顆粒在氣液界面自組裝，形成蛋白質焊接的自支撐二維金屬薄膜。本發明制備方法簡單，環境友好，對金、銀、鉑、銅及金銀合金等薄膜均適用，且所得金屬膜具有優異的導電性能或高反射性，在柔性電子器件和光學器件領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于金屬薄膜的制備技術領域，具體涉及一種利用蛋白質焊接的自支撐二維金屬薄膜的制備方法。

背景技術

隨著納米科學技術的飛速發展，納米科學的研究重點已從基礎的“材料與結構的合成、表征”到面向應用的“系統集成與器件功能化”方向發展。以獨立、無序的低維納米材料為建筑“單元”，自下而上構筑功能性二維結構薄膜或器件就是其中的一個重要發展方向。

金屬是一類重要的材料，具有廣泛的實際應用，它們的性質與它們的尺寸、形態密切相關。由于強烈的量子限制和表面效應，幾十到幾百納米厚度的自支撐金屬膜具有不尋常的物理和化學特性。具有高導電特性、柔性可彎曲的金屬納米薄膜是一種新型的納米功能材料，它在透明導電電極、化學傳感器、催化和光電器件等方面具有廣泛應用。

目前，導電金屬薄膜通常采用真空氣相沉積(如濺射、電子束蒸發、分子束外延等)方法加工，也可采用溶液加工的方法(如自組裝、旋涂、滴涂、LB膜沉積等)由化學合成的金屬納米粒子制備而成。真空沉積的方法需要昂貴的大型儀器，加工成本較高。盡管采用溶液加工方法成本較低，但薄膜中的金屬粒子往往是無序堆積狀態、存在大量的粒子間隔，從而影響金屬薄膜傳遞電子的能力。發展可溶液加工的金屬納米薄膜材料、并能靈活地調控其包括導電性在內的多種性能，將既能降低金屬薄膜的制備成本又能促進其在多方面的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用蛋白質焊接金屬納米顆粒制備自支撐二維金屬薄膜的方法。

針對上述目的，本發明所采用的技術方案為：將重金屬鹽溶液加入0.02～10mg/mL蛋白質水溶液中，并加入還原劑使重金屬離子還原成單質，即在溶液表面形成一層蛋白質焊接的自支撐二維金屬薄膜。

上述的金屬鹽溶液為銀氨溶液、硝酸銀水溶液、氯鉑酸水溶液、氯金酸水溶液、五水硫酸銅水溶液中至少一種，蛋白質為溶菌酶、清蛋白、α-淀粉酶、膠原蛋白、角蛋白、胃蛋白、牛血清白蛋白中任意一種。

當所述金屬鹽溶液為銀氨溶液時，優選將10～30mg/mL的銀氨溶液與0.02～10mg/mL蛋白質水溶液、10～30mg/mL的葡萄糖水溶液等體積混合均勻，室溫靜置2～9小時，即在溶液表面形成一層蛋白質焊接的自支撐二維銀薄膜。

當所述金屬鹽溶液為氯金酸水溶液時，優選將4～5mg/mL氯金酸水溶液與5～10mg/mL蛋白質水溶液、4～5mg/mL二水檸檬酸鈉水溶液等體積混合均勻，35～40℃靜置24～48小時，即在溶液表面形成一層蛋白質焊接的自支撐二維金薄膜。

當所述金屬鹽溶液為五水硫酸銅水溶液時，優選將20～30mg/mL五水硫酸銅水溶液與5～10mg/mL蛋白質水溶液、40～50mg/mL維生素C水溶液等體積混合均勻，70～80℃靜置10～15小時，即在溶液表面形成一層蛋白質焊接的自支撐二維銅薄膜。

當所述金屬鹽溶液為氯鉑酸水溶液時，優選將4～5mg/mL氯鉑酸水溶液與2～5mg/mL蛋白質水溶液、10～30mg/mL的維生素C水溶液等體積混合均勻，室溫靜置12～24小時，即在溶液表面形成一層蛋白質焊接的自支撐二維鉑薄膜。

當所述金屬鹽溶液為硝酸銀水溶液和氯金酸水溶液時，優選將10～30mg/mL硝酸銀水溶液、4～5mg/mL氯金酸水溶液、2～5mg/mL蛋白質水溶液、10～30mg/mL葡萄糖水溶液等體積混合均勻，室溫靜置12～24小時，即在溶液表面形成一層蛋白質焊接的自支撐二維金銀合金薄膜。