[发明专利]一种中空纳米碗状结构的制备方法与纳米材料及应用

说明书

本发明提供了一种中空纳米碗状结构的制备方法与纳米材料及应用，首先通过磁控溅射以及等离子刻蚀刻蚀得到了中空铜纳米碗结构，通过光照射在中空铜纳米碗上，能够加强吸附分子与金属表面之间的化学相互作用，包括化学键增强、表面杂化的共振增强、声子诱导电荷转移增强等，来加强催化性能。本发明中的复合纳米结构长在硅片上，通过照射在复合结构上的光，激发复合结构上局域表面等离激元，通过金属局域表面等离激元激发出的热电子、热空穴以及化学能，来加快纳米结构中电荷的转移，从而提高催化的效率，通过金和铜的表面等离激元效应，加强了COsubgt;2/subgt;的催化。制备成本较低，制备工艺较简单，能够有效的被大规模复制应用。

技术领域

本发明属于纳米复合材料合成技术领域，具体涉及一种制备方法较为简单，制备过程相对较快，性能较好的周期性的中空纳米碗状结构的制备方法与纳米材料及应用。

背景技术

表面等离激元诱导生长技术在纳米结构制备方法中有着广泛的应用，表面等离激元由于其独特的物理特性，使得某些金属如金、银、铜等在激发状态下具有优良的性能，在生物催化，生物监测，晶体生长等领域有重要的应用。

研究者对表面等离激元的调控，主要集中在对表面等离子体的局域表面等离子体的调控和应用，因为局域表面等离子体的分布区域非常集中并且能量较高，特别适合在纳米尺度去操控化学反应的进行。但在纳米尺度上表面等离激元热点分布与其结构的尺寸形状有很大的关系。目前，在表面等离激元结构制备方面，主要通过物理和化学两种方法制备出，尖端，缝隙等具备热点的纳米结构，从而实现一些催化应用。

制备纳米结构的常用方法主要有磁控溅射，热蒸发，化学气相沉积以及化学合成等方法，并伴随着光刻等技术的精细加工，整体结构的制备工艺及过程往往很复杂，成本也较高。

例如公开号为CN110152693A，公开日为2019年8月23日，名称为一种光催化还原CO₂的催化剂及其制备方法和用途的发明专利，通过将BiOCl纳米片分散在水中形成分散液，加入铜源，加热处理使得分散液中的Cu²⁺均匀沉淀沉积在BiOCl纳米片上；该发明所述方法制备得到的催化剂上CuO团簇的粒度小，且分散均匀性好，从而达到在不影响BiOCl纳米片对光的吸收的前提下，为催化剂提供了更多的活性位点，从而使得催化剂的活性明显提高。其不足之处在于，催化结构制备方法复杂以及制备成本较高，且制备过程较慢。

发明内容

本发明是为了克服现有技术上催化结构制备方法复杂以及制备成本较高，且制备过程较慢的缺馅，提供一种中空纳米碗状结构的制备方法，本发明的制备方法较为简单，制备过程相对较快，性能较好的周期性的新型金属纳米结构，来催化CO₂。

本发明还提供了通过上述方法制得的具有中空纳米碗状结构的纳米材料。

本发明还提供了该具有中空纳米碗状结构的纳米材料的应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明第一方面提供了一种中空纳米碗状结构的制备方法，所述制备方法包括三次磁控溅射和一次离子源刻蚀，包括以下步骤：

S1第一次磁控溅射：在通过自组装方法制备的高度有序的聚苯乙烯小球阵列表面通过磁控溅射镀上金属颗粒；

S2离子源刻蚀：将步骤S1溅射完成的样品进行离子源刻蚀；

S3第二次磁控溅射：对步骤S2得到的样品进行第二次磁控溅射，在样品表面生长金属膜；

S4粘贴固定：将对步骤S3溅射完成的样品粘贴固定在胶带表面，得到薄膜；

S5浸泡：用溶剂浸泡步骤S4得到的薄膜；

S6第三次磁控溅射：对步骤S5的薄膜进行第三次磁控溅射，在薄膜表面生长金属颗粒；所述金属颗粒包括金颗粒或者铜颗粒。