[发明专利]一种基于溶菌酶二维纳米薄膜进行金属无电沉积的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属无电沉积技术领域，具体涉及一种基于溶菌酶二维纳米薄膜进行金属无电沉积的方法。

背景技术

无电沉积(Electrolessdeposition，ELD)在金属薄膜及图案制备、微电子线路版制造及平板显示技术等方面具有重要意义，特别是选择性无电沉积技术在近年来受到广泛关注。采用无电沉积技术制备金属薄膜，与传统的等离子体气相沉积(PCD)、化学气相沉积(CVD)、电镀等技术相比，具有不需要特殊设备、工艺简单、成本低等优点，且可以在陶瓷、高分子柔性基材等非导体表面，甚至可以在一些复杂三维结构表面实现均一的沉积，因而具有很好的应用前景。

无电沉积主要包括三个步骤：(1)基底表面预处理；(2)通过催化剂使表面活化；(3)在沉积液里金属化。在无电沉积技术研究中，钯等一些过渡金属是最为常用的催化剂，金属催化剂在基底材料表面的固定是无电沉积中最关键的步骤。因此，需要对基底进行表面改性，可采用聚合物电解质对基底表面进行预处理，也可利用紫外光引发接枝聚合、表面引发的原子转移自由基聚合(SI-ATRP)改性基材表面。改性后的表面引入丰富的季铵盐等带电基团，通过静电作用固定催化剂。另外，改性过的表面有利于增强沉积金属与基底之间的粘附力。以上这些预处理的方法，操作繁琐，不仅方法不具有普遍性，对基底的选择有很大的限制，而且不利于图案化。通常，图案化的方法可通过光刻胶作为介质，也可利用微接触印刷和喷墨打印的方法，直接把催化剂贵金属离子(金、钯、铂的离子或有机络合物)固定到基底表面。但这些方法都有各自的不足，微接触印刷重复性较差、不利于大面积制备，喷墨打印需要特殊打印设备和墨汁。目前有关于利用多巴胺在基材表面聚合对表面进行处理再利用光刻技术图案化沉积金属的报道，但光刻胶的使用会带来繁琐的操作过程，且不利于绿色环保，此外，经多巴胺改性后的表面往往透明度较低，这无疑会降低沉积金属之后材料的透明度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述无电沉积方法存在的不足，提供一种基于溶菌酶二维纳米薄膜进行无电沉积的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案包括下述步骤：

1、制备溶菌酶二维纳米薄膜

将40～50mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液用NaOH调节至pH值为5.0～6.5，然后将其与2～4mg/mL溶菌酶的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液等体积混合均匀，将基材与所得混合液表面接触，室温静置30～50分钟，在基材表面形成一层溶菌酶二维纳米薄膜。

2、吸附催化剂

将步骤1中表面形成溶菌酶二维纳米薄膜的基材浸泡于5～45mmol/L四氯钯酸铵水溶液中，在黑暗条件下放置5～30分钟，使基材表面吸附催化剂。

3、无电沉积金属

将表面吸附催化剂的基材浸入金属无电沉积液中，使基材表面沉积金属。

上述步骤2中，进一步优选将表面形成溶菌酶二维纳米薄膜的基材图案化后再浸泡于5～45mmol/L四氯钯酸铵水溶液中，在黑暗条件下放置5～30分钟，使基材表面吸附催化剂，其中图案化的方法为：在表面形成溶菌酶二维纳米薄膜的基材上覆盖光掩模，用光照强度为8000～12000μW/cm²的紫外光辐照8～15分钟，使表面形成溶菌酶二维纳米薄膜的基材图案化。

上述步骤2中，进一步优选四氯钯酸铵水溶液的浓度为20～30mmol/L，在黑暗条件下放置10～15分钟。

上述步骤3中，所述的金属为铜、银、镍、金等，其中铜、银、镍、金的无电沉积液与现有技术中公开的无电沉积液相同。

上述基材的类型为玻璃、硅、二氧化硅、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、纤维、头发丝、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(BOPP)、聚碳酸酯(PC)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等，其形状为一维线性结构、二维平面结构、三维立体结构。