油－水界面自组装法制备金属／ＳｉＯ２复合颗粒薄膜的方法技术

本发明专利技术公开一种油－水界面自组装法制备金属／ＳｉＯ２复合颗粒薄膜的方法，包括以下步骤：１）制备金属／ＳｉＯ２胶体，将金属／ＳｉＯ２胶体离心分散至去离子水中得到胶体水溶液；２）在胶体水溶液中加入正己烷，形成正己烷－水两相混合溶液；向正己烷－水两相混合溶液中缓慢滴加乙醇，复合颗粒在正己烷－水界面富集形成薄膜；滴加完毕后静置至正己烷挥发完；３）将形成的薄膜转移到衬底上。本发明专利技术方法所用药品廉价易得，过程简单可控，制得的薄膜具有与单分散金属颗粒溶液相似的特征光学吸收特性，可用于生物探测、表面增强拉曼散射、表面等离子增强发光等方面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备金属/Si02复合颗粒薄膜的方法，属于光子材料领域。
技术介绍
金属纳米颗粒和金属颗粒组成的薄膜由于具有表面等离子共振性质，在生物探测，增强发光方面有重要应用。液相法可以制备出各种形状、大小的金属颗粒，如金颗粒、金 棒、金核壳和银方块等。利用金属颗粒增强薄膜或者染料发光、拉曼增强或者探测时，常常 需要将金属颗粒沉积到衬底上。目前，已经有报导用衬底表面改性后吸附等方法来将液相 法制备的颗粒自组装成薄膜。但在吸附中，颗粒容易团聚，引起颗粒间的耦合，使得薄膜吸 收峰与溶液中相比发生较大变化，吸收峰位不易调节。而在薄膜用作增强发光和探测等方 面时，特异性的颗粒薄膜的吸收峰位是比较重要的。
技术实现思路
本专利技术提供一种制备具有不同吸收特性的含金属颗粒薄膜的方法。 —种油-水界面自组装法制备金属/Si02复合颗粒薄膜的方法，包括以下步骤 1)制备金属/Si02胶体，将金属/Si02胶体离心分散至去离子水中得到胶体水溶 液； 2)在胶体水溶液中加入正己烷，形成正己烷-水两相混合溶液；向正己烷-水两 相混合溶液中缓慢滴加乙醇，复合颗粒在正己烷-水界面富集形成薄膜；滴加完毕后静置 至正己烷挥发完； 3)将形成的薄膜转移到衬底上。 所述的金属/Si02胶体中的金属为具有等离子共振性质的各种形状的微纳颗粒， 如Au、 Ag、 Pt或Pd等，这些金属的吸收谱随着颗粒尺寸、大小、形状等因素变化。 所述的金属/Si02胶体可采用已发表论文中的方法制备，如Au/Si02、Ag/Si02按照 Langmuir 2003， 19,6693-6700文中方法制备，Au纳米棒/Si02按照Chem. Mater. 2006， 18， 2465-2467文中方法制备。 所述的正己烷-水两相混合溶液中正己烷的加入量要求正己烷能完整的覆盖金属/Si02胶体水溶液表面。乙醇的加入量控制形成薄膜的面积大小，当薄膜完全覆盖在整 个正己烷_水界面上时，不需要再加入乙醇。 所述的乙醇的滴加速度为每分钟0. 5-2mL，过快的滴加速度容易导致薄膜中形成 较多的颗粒团聚体。 步骤3)中将衬底以与溶液水平面l-5度的角度浸入溶液中，小心的抬起后，形成 的薄膜就转移到了衬底上。衬底一般采用石英衬底或硅衬底。 本专利技术方法通过调节金属颗粒的种类，可以得到不同光学吸收特性的薄膜。Si02 包层使复合颗粒薄膜保持了颗粒的单分散性，避免了金属颗粒间的耦合，使得薄膜具有可 调的光学吸收性质。同时Si02包层便于进行后续改性、修饰等，还起到一定的保护作用。 本专利技术的方法制备的薄膜由密排的金属/Si02复合颗粒构成，其光学吸收特性随金属颗粒种类改变而改变，薄膜的吸收光谱形状与单分散的复合颗粒溶液保持一致。二氧化硅包覆层避免了金属颗粒间的光学耦合，并且对金属颗粒有保护作用。 本专利技术方法所用药品廉价易得，过程简单可控，制得的薄膜具有与单分散金属颗粒溶液相似的特征光学吸收特性，可用于生物探测、表面增强拉曼散射、表面等离子增强发光等方面。附图说明 图1 (a)为实施例1制得的Au/Si02的透射电镜照片； 图1 (b)为实施例2制得的Ag/Si02的透射电镜照片； 图1 (c)为实施例3制得的Au纳米棒/Si02的透射电镜照片； 图2 (a)为实施例1制得的硅衬底上Au/Si02颗粒薄膜的场发射扫描电镜照片； 图2 (b)为实施例2制得的硅衬底上Ag/Si02颗粒薄膜的场发射扫描电镜照片； 图2 (c)为实施例3制得的硅衬底上Au纳米棒/Si02颗粒薄膜的场发射扫描电镜照片； 图3为实施例1， 2， 3制得的Au/Si02、Ag/Si02、Au纳米棒/Si02颗粒水溶液和石英 衬底上Au/Si02、 Ag/Si02、 Au纳米棒/Si02三种颗粒薄膜的紫外_可见吸收光谱。具体实施方式 实施例1 : 1) 180mL0. 7mM氯金酸水溶液加热至100度，力Q 10mM柠檬酸钠30mL反应15分 钟。上述90ml溶液力口 1. 5g PVP搅拌24小时，离心至90ml乙醇，加氨水15ml，水15ml， TEOS (10% ) 1200微升，搅拌4小时，离心至20ml水中，得到Au/Si02水溶胶，如图1 (a)所 示。在直径6厘米的表面皿中，加入Au/Si02颗粒胶体水溶液lOmL，然后加入约5mL正己 烷，混合液分成正己烷-水两相，形成清晰的界面，向其中缓慢滴加乙醇lmL，复合颗粒在正 己烷-水界面富集形成薄膜。静置待正己烷挥发完。2平方厘米大小石英衬底和硅衬底在 乙醇中超声20分钟，再用去离子水冲洗后，以较小的角度浸入溶液中，小心的抬起，形成的 薄膜就转移到了石英衬底和硅衬底上。硅衬底上的薄膜可以用SEM表征(如图2(a))，从图 中可以看出，薄膜由Au/Si(^颗粒密排构成，且薄膜比较均匀。石英衬底上颗粒薄膜的吸收 谱如图3所示，由图中可见Au/Si(^颗粒薄膜的吸收谱线形状与Au颗粒水溶液保持一致，峰位稍有偏移是由颗粒介电环境变化弓I起的。 实施例2 : 4gPVP加入30mL30mMAgN03乙二醇溶液搅拌，120度反应lh，离心至乙醇中，加入氨 水15mL，水15mL， 10% TE0S900微升，搅拌4h离心至20ml水中，得到Ag/Si02水溶胶，如图 l(b)所示。在直径6厘米的表面皿中，加入Ag/Si02颗粒胶体水溶液10mL，然后加入约5mL 正己烷，混合液分成正己烷-水两相，形成清晰的界面，向其中缓慢滴加乙醇lmL，复合颗粒 在正己烷-水界面富集形成薄膜。静置待正己烷挥发完。2平方厘米大小石英衬底和硅衬 底在乙醇中超声20分钟，再用去离子水冲洗后，以较小的角度浸入溶液中，小心的抬起，形 成的薄膜就转移到了石英衬底和硅衬底上。硅衬底上的薄膜可以用SEM表征(如图2(b))，从图中可以看出，薄膜由Ag/Si(^颗粒密排构成，且薄膜比较均匀。石英衬底上颗粒薄膜的 吸收谱如图3所示，由图中可见Ag/Si02颗粒薄膜的吸收谱线形状与Ag颗粒水溶液保持一 致，峰位稍有偏移是由颗粒介电环境变化引起的。 实施例3 : 35mLCTAB和5mM氯金酸的混合水溶液依次加入0. lMAgN03200微升，4mL10mM维 生素C， 20 ii L10mMNaBH4，室温生长3小时，得到金棒溶液。将Au棒溶液离心清洗分散在 150mL0. 1 % PSS(分子量70000)和少量NaCl的水溶液中混合搅拌3小时，离心分散到 150mL0. 1% PAH(分子量56000)和少量NaCl的水溶液中搅拌3小时，离心分散到150mL2% 的PVP (分子量10000)水溶液中搅拌12小时，离心到10mL水加45mL异丙醇，2. 5mL氨水和 150 iiL TE0S搅拌2小时，离心分散至水中，得到Au纳米棒/Si02水溶胶。得到的Au纳米 棒/Si02的透射电镜照片如图lc所示。图中可看到金属颗粒微米包覆了一层几十纳米厚 的二氧化硅层，颗粒无明显团聚。2平方厘米大小石英衬底和硅衬底在乙醇中超声20分钟， 再用去离子水冲洗后，以较小的角度浸入溶液中，小心的抬起，形成的薄膜就转移到了石英 衬底和硅衬底上。硅衬底上的薄膜可以用SEM表征(如图2(c))，从图本文档来自技高网...

【技术保护点】
油－水界面自组装法制备金属／ＳｉＯ↓［２］复合颗粒薄膜的方法，其特征在于包括以下步骤：１）制备金属／ＳｉＯ↓［２］胶体，将金属／ＳｉＯ↓［２］胶体离心分散至去离子水中得到胶体水溶液；２）在胶体水溶液中加入正己烷，形成正己烷－水两相混合溶液；向正己烷－水两相混合溶液中缓慢滴加乙醇，在正己烷－水界面富集形成薄膜；滴加完毕后静置至正己烷挥发完；３）将形成的薄膜转移到衬底上。

【技术特征摘要】
油-水界面自组装法制备金属/SiO2复合颗粒薄膜的方法，其特征在于包括以下步骤1)制备金属/SiO2胶体，将金属/SiO2胶体离心分散至去离子水中得到胶体水溶液；2)在胶体水溶液中加入正己烷，形成正己烷-水两相混合溶液；向正己烷-水两相混合溶液中缓慢滴加乙醇，在正己烷-水界面富集形成薄膜；滴加完毕后静置至正己烷挥发完；3)将形成的薄膜转移到衬底上。2. 如...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，刘涛，杨德仁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]