[發明專利]一種單根銀納米線的復合結構及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110174657.X
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112974796B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王康;潘曉彤;錢思奇;楊金梅;吉麗娜;夏興華
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B22F1/054
• 分類號: B22F1/054;B22F1/062;B22F9/24;B82Y30/00;B82Y40/00;C25D1/04;C25D3/46;C25D7/04;G01N21/01;G01N21/552;G01N21/65
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 邵林;徐蓓

本發明涉及一種單根銀納米線的復合結構及其制備方法和應用。所述單根銀納米線的復合結構中，銀納米線的一端固定連接毛細管尖端，銀納米線是在包覆于所述毛細管尖端的銀納米結構上生長得到的。本發明的制備方法簡單，條件溫和，成本低。單根銀納米線與便攜基底相連接，方便移動、定位和設備集合，克服了單根銀納米線與基底連接過程中儀器昂貴、操作復雜、穩定性差等問題，極大的方便了后續在光電分析和傳感等領域的應用。

技術領域

本發明屬于納米材料領域和光電化學傳感領域，具體涉及一種單根銀納米線的復合結構及其制備方法和應用。

背景技術

金屬納米線具有獨特的一維結構，其對電子的限域和傳導作用使其在光學、電子學和催化等領域都表現出了優異的性能。例如，金和銀納米線可以通過激發局域表面等離子體極化激元提供明顯增強的電磁場，從而可以作為表面增強拉曼散射和尖端增強拉曼散射的杰出探針使用。其中，晶體銀納米線具有極低的歐姆阻尼和可忽略的傳播損耗，從而被認為是最理想的等離子體波導探針材料。然而，在狹窄的空間中機械操縱單根納米線非常困難。目前，人們利用膠水將單根銀納米線黏附在金屬化纖維或AFM懸臂之類的基底上以制造光學探針。這一技術制作工藝復雜，制備成本高，重復性和穩定性較差。因此，實現一端固定在可操作基底上的銀納米線的制備具有非常重要的意義。

此外，現有技術制備的金屬納米線長徑比不足，這使得納米線的應用也受到了一定的限制。

發明內容

針對上述現有技術的缺陷，本發明提供一種單根銀納米線、單根銀納米線的復合結構及其制備方法和應用。本發明利用晶體合成中的電化學本質，通過具有納米級尖端的毛細管向溶液中的金屬離子提供電子，成功實現了在毛細管尖端可控制備單根銀納米線。這種銀納米線具有五重孿晶晶體結構，且其一端與毛細管尖端天然連接形成的復合結構克服了單根銀納米線與基底連接過程中儀器昂貴、操作復雜、重復性差等問題。并且，制備得到的納米線長徑比高，能夠滿足光電分析和傳感等領域的應用要求。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種單根銀納米線的復合結構，其銀納米線的一端固定連接毛細管尖端，所述銀納米線是在包覆于所述毛細管尖端的銀納米結構上生長得到的。所述銀納米結構是直接沉積在毛細管尖端形成的，該結構不涉及連接劑。

在一部分單根銀納米線的復合結構中，所述毛細管的內壁有導電層。優選的，所述導電層為碳層或金屬膜，例如金膜或銀膜。另一部分的單根銀納米線的復合結構中，毛細管內沒有導電層。

優選的，所述銀納米線具有五重孿晶晶體結構。

優選的，所述銀納米線的直徑為30nm～300nm。所述銀納米線的長度最長可達5μm～1mm。

優選的，所述毛細管尖端的內徑為30nm～5μm。

優選的，所述毛細管的材質為玻璃或石英。玻璃毛細管尖端的內徑優選為100nm～5μm，更優選為400～500nm；石英毛細管尖端的內徑優選為30nm～100nm，更優選為40nm。

所述毛細管的截面為圓形或多邊形，優選為圓形；毛細管中可包含引流管，但不限制為必須有流管的毛細管。此外，毛細管僅在尖端為納米級，其尾部為宏觀尺寸，總長度為幾毫米到十幾厘米。毛細管的制備為現有技術。

本發明還提供上述單根銀納米線的復合結構的制備方法，包括如下步驟：

(1)向毛細管中加入電子供體；所述電子供體能夠將電子傳遞至所述毛細管的尖端；

(2)將毛細管的尖端浸入含有銀離子和形狀導向劑的混合溶液中，銀離子在毛細管的尖端得到電子供體提供的電子，形成銀納米結構包覆所述毛細管的尖端；

(3)銀離子在毛細管尖端進一步得到電子供體提供的電子，在形狀導向劑的影響下生長得到單根銀納米線。