[发明专利]金属银有序多孔阵列膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阵列膜的制备方法，尤其是一种金属银有序多孔阵列膜的制备方法。

背景技术

金属银有序多孔阵列膜在催化、表面增强拉曼散射等领域有着重要的应用前景，也可将其用来对硅材料进行湿法刻蚀以获得有序硅纳米线阵列。近期，人们为了获得金属银有序多孔阵列膜，做出了不懈的努力，如在2010年9月29日公布的中国发明专利申请文件CN 101844743A中披露的“一种制备金属亚微米微球阵列薄膜的方法及电沉积装置”。该申请文件中提及的方法为，先将聚苯乙烯微球通过垂直自组装的方法获得生长在导电玻璃上的有序微球阵列薄膜，并用它作为起始模板，采用溶胶-凝胶法合成二氧化硅大孔纳米网并用作第二步模板，再利用电化学沉积的方法得到附着于导电玻璃上的金属亚微米微球阵列薄膜。然而，这种制备方法虽获得了金属银亚微米微球阵列薄膜，却也存在着不足之处，首先，最终产物的品质难以保证，其缘由为，一是通过基片表面改性处理使聚苯乙烯微球与基片的结合力较弱，致使其放入溶液中时，聚苯乙烯微球很容易脱落，造成模板的缺陷增多，二是在第二模板(反蛋白质膜)的形成过程中，要用到胶体溶液，由于胶体溶液本身的粘度系数较大，若聚苯乙烯微球膜太厚(即微球层数过多)，则深层处微球之间的孔洞将不能被完全填充，会形成很多缺陷；其次，制备工艺繁杂，既费时、又耗能，其中的自组装工艺需4天以上，高温煅烧5小时才得以形成二氧化硅反蛋白石结构和去除聚苯乙烯微球；再次，使用的基片不仅需要良好的导电性，还需对其进行长达12小时的表面改性；最后，需使用电沉积设备来进行电沉积，加大了制备的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种过程简单、成本低的金属银有序多孔阵列膜的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：金属银有序多孔阵列膜的制备方法包括模板法，特别是完成步骤如下：

步骤1，先将浓度为2.3～2.7wt％的球直径为500～2000nm的聚苯乙烯球溶液涂敷至基片上，再将其上置有聚苯乙烯球的基片置于等离子体清洗机中使用等离子体刻蚀至少3min，得到其上置有松散状有序排列的聚苯乙烯球模板的基片；

步骤2，先将硝酸银、浓度为38～42wt％的氢氟酸和水按照重量比为0.83～0.87∶5∶992.15～996.15的比例混合后搅拌均匀，得到成核溶液，再将其上置有松散状有序排列的聚苯乙烯球模板的基片置于25～29℃下的成核溶液中水平静置沉积至少80s，得到基片上的聚苯乙烯球之间生长有银籽晶核；

步骤3，先按照重量比为0.49～0.53∶100的比例将硝酸银溶入水中，得到硝酸银水溶液，再依次向硝酸银水溶液中加入浓度为25～29wt％的氨水、冰醋酸、浓度为78～82wt％的水合肼和水，得到生长溶液，其中，生长溶液中的硝酸银、氨水、冰醋酸、水合肼和水之间的重量比为0.49～0.53∶152.1～152.5∶33.4～33.8∶6.23～6.27∶716.30～716.34；

步骤4，先将其上置有的聚苯乙烯球之间生长有银籽晶核的基片置于25～29℃下的生长溶液中水平静置沉积至少4.5min，得到中间产物，再将中间产物置于溶剂中溶去聚苯乙烯球，制得厚度为150～250nm、孔直径为100～1800nm、孔周期为500～2000nm的金属银有序多孔阵列膜。

作为金属银有序多孔阵列膜的制备方法的进一步改进，所述的基片为硅片，或玻璃片，或陶瓷片；所述的于聚苯乙烯球溶液涂敷至基片上之前，先依次使用丙酮，氨水、双氧水和去离子水的混合液，以及去离子水超声清洗基片；所述的氨水、双氧水和去离子水的混合液由浓度为25～28wt％的氨水、浓度为28～32wt％的双氧水和去离子水按照体积比为1∶1∶5的比例配制而成；所述的涂敷为旋涂，或滴涂，或提拉；所述的使用等离子体刻蚀基片上的聚苯乙烯球的等离子体为氩等离子体，刻蚀的功率为18W，刻蚀的时间为3～45min；所述的冰醋酸的纯度为AR级；所述的溶去聚苯乙烯球的溶剂为二氯甲烷或甲苯、时间至少为5min。