纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列及其制备方法和用途。氧化钛纳米管生长在导电衬底上，为单层氧化钛纳米阵列，银纳米颗粒修饰在氧化钛纳米管表面。其中，氧化钛纳米管的长度为4

【技术实现步骤摘要】
纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及纳米材料
，具体为一种纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]表面增强拉曼散射(SERS)光谱检测技术，能够提供具有分子振动的指纹信息的光谱，在痕量检测等领域具有重要的潜在应用前景。为了获得高的检测灵敏度，研究人员尝试制备三维结构的SERS基底。例如，《纳米研究》期刊于2015年第8卷第3期的第957
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966页，报道了题为“氧化锌纳米锥阵列牺牲模板法制备贵金属纳米结构单元组装的纳米管阵列并将其作为三维SERS基底”的研究成果(ZnO
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nanotaper array sacrificial templated synthesis of noble
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metal building
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block assembled nanotube arrays as 3D SERS
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substrates,Nano Research2015,8(3),957
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966)。该项研究利用氧化锌纳米锥作为牺牲模板，在酸性电解液中电沉积制备贵金属纳米管阵列。
[0003]为了能够循环利用SERS基底，研究人员制备了贵金属/氧化物纳米结构的复合结构SERS基底；在完成SERS检测后，利用氧化物半导体的光催化性能，降解吸附在SERS基底表面的有机分子，从而实现SERS基底的循环利用。例如，研究人员在氧化锌纳米棒表面修饰银纳米颗粒，制备得到银纳米颗粒修饰的氧化锌纳米棒阵列，实现对农药的快速痕量检测。然而，由于氧化锌纳米棒在酸性水溶液中容易被溶解，这限制了这种银纳米颗粒修饰的氧化锌纳米棒阵列SERS基底的使用范围。此外，该结构中的银纳米颗粒是利用离子溅射的方法修饰的，需要利用比较昂贵的离子溅射仪。为此，研究人员做了进一步实验，在题为“一种银纳米颗粒/二氧化钛纳米管阵列的制备方法”的专利技术申请专利(申请公布号：CN 105177671 A)中，通过阳极氧化方法，得到二氧化钛纳米管阵列，再利用银镜反应，在管内壁修饰银纳米颗粒，制得一种银纳米颗粒修饰的二氧化钛纳米管阵列。但是该方法制得的氧化钛纳米管的外壁紧挨着，外表面并没有暴露出来，严重降低了其比表面积，此外由于受制备方法(阳极氧化电压为40
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60伏)限制，制得的二氧化钛纳米管孔径较小，在向氧化钛纳米管的内壁修饰银纳米颗粒过程中，如果银纳米颗粒的粒径较小(多数小于5nm)，会降低光催化性能和SERS性能；如果增大银纳米颗粒的粒径，又容易在管口处彼此连接成大颗粒，从而堵住管口，导致管内部难以修饰大量银纳米颗粒，最终导致银纳米颗粒主要修饰在管口所在的二维平面内，这同样会严重影响光催化性能和SERS性能。因此，研发一种简便低成本方法，制备一种既耐碱又耐酸的可循环利用的三维SERS基底，具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题为克服现有技术中银纳米颗粒修饰的二氧化钛纳米管阵列的光催化性能和SERS性能不足之处，提供一种纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列及其制备方法和用途。
[0005]本专利技术要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种纳米银修饰的
氧化钛纳米管阵列，该纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列由在导电衬底上排布的单层多个银纳米颗粒修饰的氧化钛纳米管组成，所述银纳米颗粒修饰的氧化钛纳米管由氧化钛纳米管和均匀附着在氧化钛纳米管表面的银纳米颗粒组成，所述氧化钛纳米管远离导电衬底的一端呈封闭状，所述氧化钛纳米管的高度为4
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10μm，管壁厚度为200
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400nm，外直径为0.5
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1μm，管的轴线与导电衬底平面之间夹角为50
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90度，所述银纳米颗粒的粒径为20
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150nm，相邻所述银纳米颗粒的间隙0
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10nm。
[0006]作为纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列进一步的改进：
[0007]优选的，所述导电衬底为氧化铟锡玻璃衬底，或者硅片，或者掺杂氟的二氧化锡导电玻璃衬底。
[0008]为解决本专利技术的技术问题，所采取的另一个技术方案为，一种纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列的制备方法，包括如下步骤：
[0009]S1、先于氧气气氛中利用等离子体轰击导电衬底的导电面；
[0010]S2、配制Zn(NH3)4(NO3)2溶液即锌氨溶液，将导电衬底竖直放入锌氨溶液中，在60
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80℃水浴的条件下生长60
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90min，反应结束后取出用去离子水清洗1
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3次，室温晾干，在导电衬底表面上制得氧化锌纳米棒；
[0011]S3、然后配制氟钛酸溶液，把表面生长有氧化锌纳米棒阵列的导电衬底竖直放入室温条件下的氟钛酸溶液中，反应60
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90min，反应结束后取出用去离子水清洗1
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3次，室温晾干，在导电沉底上制得上端封闭的氧化钛纳米管；
[0012]S4、最后在40
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60℃水浴的条件下，将表面生长有氧化钛纳米管阵列的导电衬底竖直放入银氨溶液中20
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30min，在氧化钛纳米管的表面修饰银纳米颗粒，反应结束后取出用去离子水清洗1
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3次，室温晾干，在导电衬底上制得纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列。
[0013]作为纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列的制备方法进一步的技术方案：
[0014]优选的，步骤S1中所述等离子体轰击导电衬底导电面的时间为240
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360s，轰击结束后，用去离子水清洗导电衬底1
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3次，并在40
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60℃烘箱中烘干。
[0015]优选的，步骤S2中所述锌氨溶液的制备方法如下：在100ml水中加入0.008
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0.012mol六水硝酸锌，充分溶解后，逐滴滴入10wt％氨水使其变澄清即得。
[0016]优选的，步骤S3中所述氟钛酸溶液的制备方法如下：在100ml水中加入0.007
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0.008mol氟钛酸氨与0.015
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0.025mol硼酸，混合均匀后即得。
[0017]优选的，步骤S4中所述银氨溶液的制备方法如下：在100ml水中加入0.015
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0.025mol硝酸银与0.04
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0.06mol葡萄糖，混合均匀后即得。
[0018]为解决本专利技术的技术问题，所采取的又一个技术方案为，一种纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列作为表面增强拉曼散射的活性基底的用途。
[0019]作为纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列作为表面增强拉曼散射的活性基底的用途进一步的改进：
[0020]优选的，将纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列作为表面增强拉曼散射的活性基底，使用激光拉曼光谱仪测量其上附着的罗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列，其特征在于，该纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列由在导电衬底上排布的单层多个银纳米颗粒修饰的氧化钛纳米管组成，所述银纳米颗粒修饰的氧化钛纳米管由氧化钛纳米管和均匀附着在氧化钛纳米管表面的银纳米颗粒组成，所述氧化钛纳米管远离导电衬底的一端呈封闭状，所述氧化钛纳米管的高度为4
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10μm，管壁厚度为200
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400nm，外直径为0.5
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1μm，管的轴线与导电衬底平面之间夹角为50
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90度，所述银纳米颗粒的粒径为20
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150nm，相邻所述银纳米颗粒的间隙0
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10nm。2.根据权利要求1所述的纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列，其特征在于，所述导电衬底为氧化铟锡玻璃衬底，或者硅片，或者掺杂氟的二氧化锡导电玻璃衬底。3.一种权利要求1或2所述纳米银修饰的氧化钛纳米管阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、先于氧气气氛中利用等离子体轰击导电衬底的导电面；S2、配制Zn(NH3)4(NO3)2溶液即锌氨溶液，将导电衬底竖直放入锌氨溶液中，在60
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80℃水浴的条件下生长60
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90min，反应结束后取出用去离子水清洗1
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3次，室温晾干，在导电衬底表面上制得氧化锌纳米棒阵列；S3、然后配制氟钛酸溶液，把表面生长有氧化锌纳米棒阵列的导电衬底竖直放入室温条件下的氟钛酸溶液中，反应60
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90min，反应结束后取出用去离子水清洗1
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3次，室温晾干，在导电沉底上制得上端封闭的氧化钛纳米管；S4、最后在40
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60℃水浴的条件下，将表面生长有氧化钛纳米管阵列的导电衬底竖直放入银氨溶液中20
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30min，在氧化钛纳米管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱储红，翟海超，袁玉鹏，杜海威，徐更生，严满清，江道传，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：