本发明专利技术公开了一种修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列及其制备方法和用途。阵列为衬底上置有氧化锌纳米棒组成的阵列，氧化锌纳米棒长为1～1.4μm、棒直径为50～60nm，棒顶端银纳米颗粒径为100～120nm，棒表面银纳米颗粒径为25～35nm、颗粒间距为≤10nm，相邻棒顶端的银纳米颗粒的间距为40～60nm，相邻棒表面的银纳米颗粒的间距为25～35nm；方法为先将醋酸锌乙醇溶液涂覆至衬底上，干燥后对其进行清洗分散、热分解得到其上覆有氧化锌种子层的衬底，再将覆有种子层的衬底置于硝酸锌氨络合溶液中进行电沉积，得到其上置有氧化锌纳米棒阵列的衬底，然后将其置于离子溅射仪中进行银离子溅射，制得目标产物。它可作为SERS的活性基底，用于测量罗丹明6G或多氯联苯77。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纳米棒阵列及制备方法和用途，尤其是一种修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列及其制备方法和用途。
技术介绍
基于纳米级的氧化锌具有与同类块体材料明显不同的独特性能，人们为探索和拓展其应用范围，作出了不懈的努力。如在2005年I月12日公开的中国专利技术专利申请公开说明书CN 1562888A中提及的“一种银表面修饰纳米氧化锌及其制备方法”，其中的银表面修饰纳米氧化锌的构成为，在纳米氧化锌颗粒的表面点缀或包覆纳米氧化银，纳米氧化锌颗粒的粒径为10 100纳米，银含量为O. 01 30% (w/w);制备方法为先配制纳米氧化锌的前驱体草酸锌，再将草酸锌与可溶性银盐配制成草酸锌与银盐的加合物，之后，将加合物置于240 90(TC下煅烧20 240分钟，得到最终产物。但是，无论是银表面修饰纳米氧化锌最终的形貌，还是其制备方法，都存在着不足之处，首先，最终产物只能用于抗菌，无法作为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底，应用于基于SERS效应的传感器，以广泛地应用于环境、化学、生物等领域；其次，制备方法不能制得具有表面增强拉曼散射活性的产物，且形成最终产物需高温煅烧，以致其表面的银纳米颗粒极易被氧化。
技术实现思路
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，提供一种于构成有序的氧化锌纳米棒阵列的棒状氧化锌的表面修饰银颗粒的修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列。本专利技术要解决 的另一个技术问题为提供一种上述修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列的制备方法。本专利技术要解决的还有一个技术问题为提供一种上述修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列的用途。为解决本专利技术的技术问题，所采用的技术方案为修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列包括衬底，特别是，所述衬底上置有均匀的有序竖立排列的顶端呈尖锐状的氧化锌纳米棒组成的阵列；所述氧化锌纳米棒的棒长为I 1. 4 μ m、棒直径为50 60nm ；所述氧化锌纳米棒上修饰有两种尺寸的银纳米颗粒，其中，氧化锌纳米棒顶端的银纳米颗粒的粒径为100 120nm,氧化锌纳米棒表面的银纳米颗粒的粒径为25 35nm、颗粒之间的间距为彡IOnm ；所述相邻氧化锌纳米棒顶端的银纳米颗粒之间的间距为40 60nm，所述相邻氧化锌纳米棒表面的银纳米颗粒之间的间距为25 35nm。作为修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列的进一步改进，所述的衬底为硅片，或导电玻璃，或金属片。为解决本专利技术的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为上述修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列的制备方法包括电沉积法，特别是完成步骤如下步骤I，先将浓度为10 22mmol/L的醋酸锌乙醇溶液涂覆至衬底上，待其干燥后用乙醇对其进行清洗分散，再将其上置有醋酸锌的衬底置于300 370°C下热分解至少20min，重复上述涂覆、分散和热分解的过程一次以上后得到其上覆有氧化锌种子层的衬底；步骤2，将其上覆有氧化锌种子层的衬底置于温度为75 90°C、浓度为O. 03 O. 07mol/L的硝酸锌氨络合溶液中，以其为阴极、石墨片为阳极，于电流密度为O. 3 0.7mA/cm2下电沉积至少3h，得到其上置有顶端呈尖锐状的氧化锌纳米棒组成的阵列的衬底；步骤3，将其上置有顶端呈尖锐状的氧化锌纳米棒组成的阵列的衬底置于离子溅射仪中，使衬底与离子溅射仪中的银靶之间的间距为1.8 2. 2cm，溅射的电压为1.2 1.4kV、电流为2. 4 2. 6mA，溅射时间为6 20min，制得修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列。作为修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列的制备方法的进一步改进，所述的衬底为硅片，或导电玻璃，或金属片；所述的重复涂覆、分散和热分解的过程为2 5次；所述的硝酸锌氨络合溶液的配制为，将氨水逐渐注入搅拌下的硝酸锌溶液中，直至其由浑浊变为澄清；所述的电沉积的时间为3 5h。为解决本专利技术的还有一个技术问题，所采用的还有一个技术方案为上述修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列的用途为将修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列作为表面增强拉曼散射的活性基底，使用共聚焦拉曼光谱仪测量其上附着的罗丹明6G或多氯联苯77的含量。相对于现有技术的有益效果是，其一，对制得的目标产物分别使用扫描电镜和X射线衍射仪进行表征，由其结果可知，目标产物为置于衬底上的纳米棒阵列，纳米棒阵列由均匀的有序竖立排列的顶端呈尖锐状的氧化锌纳米棒组成，其中，氧化锌纳米棒的棒长为I 1. 4 μ m、棒直径为50 60nm,氧化锌纳米棒上修饰有两种尺寸的银纳米颗粒,氧化锌纳米棒顶端的银纳米颗粒的粒径为100 120nm，氧化锌纳米棒表面的银纳米颗粒的粒径为25 35nm、颗粒之间的间距为< 10nm，相邻氧化锌纳米棒顶端的银纳米颗粒之间的间距为40 60nm,相邻氧化锌纳米棒表面的银纳米颗粒之间的间距为25 35nm。其二,制备方法科学、有效，既制备出了表面修饰有不同尺度银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列，又使制备出的目标产物可作为SERS活性基底，以作为表面增强拉曼散射效应的传感器使用，还不需高温煅烧，杜绝了高温煅烧引起的银纳米颗粒氧化的弊端，更有着成本低廉、易于工业化生产的优点。其三，将制得的目标产物作为SERS活性基底，经分别对罗丹明6G或多氯联苯77进行多次多批量的测试，当被测物罗丹明6G或多氯联苯77痕量的浓度分别低至10_12mol/L和10-nmol/L时，仍能将其检测出来。目标产物具有高SERS活性是基于单根氧化锌纳米棒表面上的小银纳米颗粒之间的间隙 和相邻氧化锌纳米棒表面上的银纳米颗粒之间的间隙，以及相邻氧化锌纳米棒顶端的银纳米球之间的间隙的结构；这三类有机构成的表面增强拉曼散射的“热点”形成了一个三维增强体系，使目标产物具有了非常高的增强活性。此外，在目标产物中，因为银的费米面比氧化锌高，在氧化锌纳米棒与银纳米颗粒的接触面上，银的电子要向氧化锌转移，从而，在交界面上，缺少电子而带正电的银与接受电子而带负电的氧化锌之间形成了一个局域电场，这个局域电场进一步地提高了目标产物的SERS活性，氧化锌的这种辅助化学增强效应也是目标产物具有如此高的SERS活性的原因之一。作为有益效果的进一步体现，一是衬底优选为硅片，或导电玻璃，或金属片，除使衬底有较大选择的余地之外，也使制备工艺更易实施且灵活；二是重复涂覆、分散和热分解的过程优选为2 5次，即可得到符合要求的其上覆有均匀氧化锌种子层的衬底；三是硝酸锌氨络合溶液的配制为，优选将氨水逐渐注入搅拌下的硝酸锌溶液中，直至其由浑浊变为澄清，既方便、又快捷；四是电沉积的时间优选为3 5h，就获得了较高质量的其上置有顶端呈尖锐状的氧化锌纳米棒组成的阵列的衬底。附图说明下面结合附图对本专利技术的优选方式作进一步详细的描述。图1是对制得的目标产物使用扫描电镜(SEM)进行表征的结果之一。其中，图1a和图1b均为目标产物的SEM照片，由其可看出，粒径约为IlOnm的大银纳米颗粒被修饰于氧化锌纳米棒的顶端，氧 化锌纳米棒的表面均匀地修饰有粒径约为30nm的银纳米颗粒。只是图1b比图1a更易看清氧化锌纳米棒表面修饰的银纳米颗粒的粒径。图2是将图1所示的目标产物作为SERS活性基底，置于浓度为10_8mol/L的罗丹明6G溶液中浸泡10小时后，使用共聚焦拉曼光本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列，包括衬底，其特征在于：所述衬底上置有均匀的有序竖立排列的顶端呈尖锐状的氧化锌纳米棒组成的阵列；所述氧化锌纳米棒的棒长为1～1.4μm、棒直径为50～60nm；所述氧化锌纳米棒上修饰有两种尺寸的银纳米颗粒，其中，氧化锌纳米棒顶端的银纳米颗粒的粒径为100～120nm，氧化锌纳米棒表面的银纳米颗粒的粒径为25～35nm、颗粒之间的间距为≤10nm；所述相邻氧化锌纳米棒顶端的银纳米颗粒之间的间距为40～60nm，所述相邻氧化锌纳米棒表面的银纳米颗粒之间的间距为25～35nm。
【技术特征摘要】
1.一种修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列，包括衬底，其特征在于所述衬底上置有均匀的有序竖立排列的顶端呈尖锐状的氧化锌纳米棒组成的阵列；所述氧化锌纳米棒的棒长为I 1. 4 μ m、棒直径为50 60nm ；所述氧化锌纳米棒上修饰有两种尺寸的银纳米颗粒，其中，氧化锌纳米棒顶端的银纳米颗粒的粒径为100 120nm,氧化锌纳米棒表面的银纳米颗粒的粒径为25 35nm、颗粒之间的间距为彡IOnm ；所述相邻氧化锌纳米棒顶端的银纳米颗粒之间的间距为40 60nm，所述相邻氧化锌纳米棒表面的银纳米颗粒之间的间距为25 35nm。2.根据权利要求1所述的修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列，其特征是衬底为硅片，或导电玻璃，或金属片。3.—种权利要求1所述修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列的制备方法，包括电沉积法，其特征在于完成步骤如下步骤I，先将浓度为10 22mmol/L的醋酸锌乙醇溶液涂覆至衬底上，待其干燥后用乙醇对其进行清洗分散，再将其上置有醋酸锌的衬底置于300 370°C下热分解至少20min， 重复上述涂覆、分散和热分解的过程一次以上后得到其上覆有氧化锌种子层的衬底；步骤2，将其上覆有氧化锌种子层的衬底置于温度为75 90°C、浓度为O. 03 O.07mol/L的硝酸锌氨络合溶液中，以其为...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐海宾，孟国文，张倬，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。