[发明专利]贵金属自组装胶体晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及胶体晶体的制备方法。

背景技术

许多现代技术的发展都来源于新型微结构的成功构造或现有结构的微型化，在集成电路、信息存储器件、微机电系统、小型传感器、微液流器件生物器件和微型光学元件领域中，在微米和纳米尺度上实现材料表面结构和性质的微加工或图案化，可以实现更快响应速度、更低成本、更低能耗和更优性能等效果，与此同时，微加工技术的发展也为微观和介观尺度范围中所发生的物理、化学和生物现象的研究提供了契机。贵金属胶体晶体是直径在亚微米或纳米级别、尺寸单分散的无机或聚合物胶体微球，在重力、静电力或毛细力等作用下可以自组装形成二维或三维的紧密堆积排列，这些有序排列的微球聚集体由于其在增强拉曼光谱方面的作用备受重视。现有的贵金属胶体晶体的制备方法有模版法、溶剂挥发法等。模板法组装纳米颗粒时，由于选定的组装模板与纳米颗粒之间的识别作用，而使得模板对组装过程具有指导意义，组装过程更完善。所选模板可以是固体基质、单层或多层膜，有机分子或生物分子等。在通常情况下组装纳米粒子的模板也是控制纳米粒子生长的表面活性剂或稳定剂，模板的保护和限制作用可明显提高纳米微粒的稳定性，但是用该种方法很难组装得到三维超晶格；溶剂挥发法因为组装过程中分子识别作用较弱，所以这类组装过程都较难控制，对组装条件的要求非常严格，需要加入稳定剂。

发明内容

本发明是为了解决现有的模板法自组装胶体晶体的方法难以得到三维超晶格及溶剂挥发法难控制的问题，提供贵金属自组装胶体晶体的制备方法。

本发明的贵金属自组装胶体晶体的制备方法按以下步骤进行：一、配制浓度为0.4%～0.6%（质量）的HAuCl₄水溶液并放在冰箱中冷却至3℃～5℃，配制浓度为0.05%～0.2%（质量）的AgNO₃水溶液、浓度为0.05%～0.2%（质量）的柠檬酸钠水溶液；二、分别量取经步骤一配制的HAuCl₄水溶液、AgNO₃水溶液、柠檬酸钠水溶液和水，其中HAuCl₄水溶液与AgNO₃水溶液的体积份数比为100：4～5，HAuCl₄水溶液与柠檬酸钠水溶液的体积份数比为100：180～220，HAuCl₄水溶液与水的体积份数比为1：45～50；三、先将占经步骤二称取的水95%（体积）的水加入到具有回流装置的反应器中，加热至沸腾，保持回流10min～15min；四、在搅拌条件下，将经步骤二称取的HAuCl₄水溶液、AgNO₃水溶液、柠檬酸钠水溶液加入到占经步骤二称取的水5%（体积）的水中，混合4min～6min后加入到步骤三所述的反应器中，保持回流1h～1.5h，然后降温至15℃以下，离心分离、洗涤固体产物，得到贵金属纳米粒子；五、按贵金属纳米粒子浓度为0.1%～0.5%（质量）称取经步骤四得到的贵金属纳米粒子和溶剂，将贵金属纳米粒子加入到溶剂中后，放在冰水浴中，然后再放在超声波清洗器中处理5min～15min，得到贵金属胶体悬浊液；六、按双氧水和硫酸的体积比为3：7配制洗液，并将基片浸入洗液中保持24h～48h然后再用去离子水冲洗干净，烘干，得到洁净的基片；七、将经步骤六得到的洁净的基片立在经步骤五得到的贵金属胶体悬浊液中，并将贵金属胶体悬浊液置于热台上，当贵金属胶体悬浊液的体积减少70%～80%时，取出基片，得到贵金属自组装胶体晶体，其中热台的温度为低于步骤五中所述的溶剂的沸点20℃～30℃的温度。

步骤五中所述的溶剂为水、甲醇或乙醇。

步骤六中所述的基片为玻璃基片或硅片。

本发明先制备粒子尺寸为1nm～50nm之间的球形或近球形的单分散粒子贵金属纳米粒子，再以贵金属纳米粒子制备成均匀分散的胶体悬浮液，最后将基片放入该胶体悬浮液中，使贵金属粒子自组装沉积在基片上，得到贵金属自组装胶体晶体，该贵金属自组装胶体晶体呈现规则的条形图案，且具有三维超晶格结构。本发明组装的贵金属粒子是金和银，利用温度的平和循环，制备过程简单，容易控制，而且胶体悬浮液的制备过程中未加入表面活性剂，使成本降低。该贵金属自组装胶体晶体可用于增强偏振拉曼。

附图说明

图1是具体实施方式十八步骤四得到的贵金属纳米粒子的透射电镜照片；图2是具体实施方式十八制备的贵金属自组装胶体晶体的偏光显微镜照片；图3具体实施方式十九制备的贵金属自组装胶体晶体的扫描电镜照片。

具体实施方式