[发明专利]一种多级三维微观结构的制备方法

说明书

本发明公开了一种多级三维微观结构的制备方法，本发明通过逐步电沉积法，在无模板、无表面活性剂的情况下制备出了前所未有的复杂多级结构。通过控制逐步电沉积过程中的电压和/或时间，实现可编程构筑精细复杂的微尺度结构。通过上述方法得到的鱼雷状结构的Ag₇O₈NO₃能与H₂O₂反应生成大量的气泡，产生的气泡作为驱动力推动微米鱼雷状结构的Ag₇O₈NO₃在极低浓度H₂O₂(0.2wt％)中移动速度为190μm/s。通过上述方法得到的尖端极细金字塔结构的Ag₇O₈NO₃,在其表面铺一层100nm的金作，由于尖端的电场分布集中有增强拉曼信号的效果，可作为表面增强拉曼散射的基底。

技术领域

本发明属于电化学沉积体系，特别涉及通过调控逐步电沉积过程中的电压和/或电沉积时间，实现多级复杂三维结构的可控制备。

背景技术

合理设计三维多级复杂微/纳米结构在许多领域都有重要的基础作用，例如光电子学、催化、抗反射、润湿性和生物学领域。目前，通过自上而下的平板印刷结合一些附加的步骤可以制备得到多种复杂微观结构的材料，但是这种制备复杂微观结构的方法不仅费时费力、代价昂贵，而且不能够在微米尺度做到精雕细琢。目前通过自下而上制备微米材料的方法很多，例如常见的化学汽相沉积(CVD)和湿化学法是制备微米尺度一维纳米线、二维膜和界线清楚的纳米颗粒有效的方法。然而，用上述的方法整合两个结构组成一个分级三维结构是十分困难的，不仅需要复杂的步骤而且控制材料结构的能力有限。因此，实现能够合理设计构筑复杂微观结构和组分的方法是十分必要的。

电化学沉积(ECD)是目前在工业领域合成技术中最简单也是发展时间较久的合成方法之一。但是电化学合成在控制合成材料尺寸上是很少报道的，用该方法合成3D微结构就更加罕见了。

氧化银笼状体(Ag₇O₈)X结构是由Ag₆O₈笼子包裹X阴离子，其中X阴离子包含NO₃^-,HSO₄^-,ClO₄^-,F^-,BF₄^-。这个材料主要的合成方法是电沉积AgNO₃溶液，在阳极发生的半反应方程式为：7Ag⁺(aq)+NO₃^-+8H₂O＝Ag₇O₈NO₃(s)+10e^-+16H⁺。氧化银笼状体需要在强氧化的环境下制备，因此这种材料属于热力学不稳定材料，甚至室温下在空气中自身降解为AgO_x或其他衍生物。目前为止，合成氧化银笼状体的方法，大多因为Ag+离子浓度、溶液PH值或阴离子的选择等原因导致合成的氧化银笼状体中含有银的氧化物，如：Ag₃O₄、Ag₂O₄、Ag₂O和Ag₂O₂。目前有多种合成氧化银笼状体的方法，例如外延生长法、紫外光催化AgNO₃等方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出在没有模板和表面活性剂帮助的情况下，通过电解液的电导率的合理设置来精确控制生长优势位点，进一步通过简单的调控逐步电沉积过程中的电压和/或电沉积时间，实现构筑复杂多级三维结构。