[发明专利]一种中空Ag-Au合金复合结构微纳阵列的制备方法

说明书

本发明公开一种中空Ag‑Au复合结构微纳阵列的制备方法。以PS单层晶体胶体模板和电沉积技术制备的银碗阵列为二次模板，通过氯金酸的腐蚀过程获得了由中空Ag‑Au合金纳米颗粒组成的碗孔状阵列，实现对10^‑9M三聚氰胺的高灵敏检测。利用FDTD软件仿真计算结构的电场分布，仿真结果与实验结果基本吻合。由此可见，适当Ag‑Au比例的Ag‑Au BPHAN阵列的确具有很好SERS性能，灵敏度和峰值响应强度都比现有结构好很多。

技术领域

本发明涉及一种中空Ag-Au合金复合结构微纳阵列的制备方法。

背景技术

表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering，SERS)由于能提供SERS活性基底上检测物的分子水平信息已广泛应用于化学和生物等领域的超灵敏检测。贵金属纳米结构，尤其是Ag和Au纳米结构，由于独特局域表面等离激元共振(LSPR)性质，已显示出优异的SERS活性。不过，Ag纳米结构容易被氧化，稳定性较差，相对的，Au纳米结构稳定性好但灵敏度至少比Ag纳米结构要低一个数量级。因此，将Ag-Au复合结构作为SERS基底将既可以利用Au的稳定性又可以保持Ag的灵敏性，从而适用于各种复杂环境的检测。

现有技术中的Ag/Au复合结构多是利用Ag溶胶通过置换反应获得，由于纳米粒子随机分布，间隙难控制，检测的一致性较差。同时由于纳米粒子很容易聚集从而影响检测效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种中空Ag-Au合金复合结构微纳阵列的制备方法。以Au/ITO基底上的碗孔状银微纳阵列为二次模板，在HAuCl₄的乙醇溶液中通过电置换反应而获得中空Ag-Au合金纳米颗粒组成的碗孔状阵列。该结构既能保持Ag-Au中空纳米颗粒的高SERS活性，同时又具有阵列的结构稳定性和均匀性，更加方便SERS应用。

本发明采取的技术方案为：

一种中空Ag-Au合金复合结构微纳阵列的制备方法，包括以下步骤：

S1：制备以Au/ITO为基底的有序PS单层胶体球模板得到PS/Au/ITO基底；

S2：通过电沉积法在步骤S1得到的PS/Au/ITO基底上复合Ag膜；

S3：将步骤S2得到的样品浸泡在二氯甲烷溶液中除去PS/Au/ITO基底上的PS，获得碗孔状结构的Ag微纳阵列；

S4：以碗孔状结构Ag微纳阵列为二次模板，与氯金酸的乙醇溶液反应，制备得到中空Ag-Au合金复合结构微纳阵列。由于AuCl^4-/Au的标准还原电势(0.99V vs.SHE)高于Ag⁺/Ag(0.80V vs.SHE)的，所以样品发生置换反应，Ag被置换成Au；随着反应时间的不同，Au增多而Ag减少，从而通过控制反应时间就可以控制复合微纳结构中的Ag/Au比例。

所述步骤S1具体包括以下步骤：

S1-1：利用离子溅射镀膜仪在ITO玻璃上镀一层Au膜；

S1-2：通过气液界面自组装方法在玻璃片上获得一种厘米级大面积的周期性有序PS单层胶体球模板；

S1-3：利用悬浮法将制备好的PS单层胶体球整体转移到Au/ITO衬底上，自然晾干后，于110℃烘箱中加热5～8min，使PSs球牢固粘附在Au/ITO基底上；

S1-4：剪裁成1cm宽，2～6cm长的PS/Au/ITO基底，优选为1cm×3cm的PS/Au/ITO基底。