[发明专利]一种碳包覆的银纳米棒阵列及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及功能材料技术领域，尤其涉及一种碳包覆的银纳米棒阵列及其制备方法和应用。本发明提供的碳包覆的银纳米棒阵列的制备方法，包括如下步骤：提供表面带有金属薄膜的衬底；加热衬底进行去润湿，然后维持衬底的温度不变，以甲烷为反应气体，以银靶为溅射靶，进行溅射，在衬底上得到碳包覆的银纳米棒阵列。该制备方法步骤简洁、工艺可控、成本低、产物纯净、碳包覆的纳米棒与基底结合强、可批量生产，克服了液相法及模板法的产物不纯、操作繁琐、结构难控等缺点，并且，该方法既可以在刚性衬底上制备碳包覆的银纳米棒阵列，也可在柔性衬底上制备碳包覆的银纳米棒阵列，具有轻量、便携、可折叠等优势，极大程度的扩展了应用范围。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，尤其涉及一种碳包覆的银纳米棒阵列及其制备方法和应用。

背景技术

Ag纳米棒因具有大的比表面积、较高的表面活性、高稳定性、较强的催化活性、优异的抗菌性、良好的导电性以及独特的光学性质等，被广泛应用于催化、光电材料、能源、生物医疗等领域。其中，由于Ag的表面等离激元共振使得区域电磁场可被高效快速增强，且纳米棒比表面积大，长径比可调控，吸附检测分子更多，因此常被用于表面增强拉曼光谱(SERS)检测。然而，单纯的银纳米棒结构在SERS检测中易被检测分子或检测环境氧化或污染，且某些待测有机物分子在表面吸附性较差不利于拉曼增强。

碳在液态或固态Ag中溶解度很小，利于在反应过程中原位析出并包覆，同时具有良好的稳定性以及优良的导电性，作为包覆涂层可以有效保护Ag并提高对有机物分子的结合能力。如蒋萌等人采用溶剂热反应，通过碳量子点还原出贵金属后以晶种为核心原位包覆生长在其表面，避免了贵金属粒子团聚，制备了一种碳壳层隔绝的贵金属纳米颗粒应用于表面增强拉曼光谱(CN105798289B)。因此，将银纳米棒用碳包覆，有望提高银纳米棒的稳定性和吸附性能。

但是，现有技术中银纳米棒的制备方法存在工艺复杂、成本高、不易调控的问题，如模板法中合成Ag棒长径比受制于模板，且制备与去除模板繁琐，成本较高；液相合成法存在操作步骤繁琐、产物不纯，纳米线排列无序，与基底结合力差等问题；气相法生长过程影响因素较多、调控过程复杂、纳米棒难以有序排布。将这些方法用于制备碳包覆的银纳米棒阵列存在很大的困难。因此，亟需开发一种制备工艺简单、成本低、无副产物、可大批量生产的碳包覆的银纳米棒阵列的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳包覆的银纳米棒阵列及其制备方法和应用，本发明提供的碳包覆的银纳米棒阵列的制备方法简单，易于操控，且无副产物生成，适合工业化应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种碳包覆的银纳米棒阵列的制备方法，包括如下步骤：

提供表面带有金属薄膜的衬底；

加热衬底进行去润湿，然后维持衬底的温度不变，以甲烷为反应气体，以银靶为溅射靶，进行溅射，在衬底上得到碳包覆的银纳米棒阵列。

优选的，所述金属薄膜的材质包括Ag或Au。

优选的，所述金属薄膜的厚度为10～100nm。

优选的，所述金属薄膜通过磁控溅射法制备得到。

优选的，所述衬底为硅片或碳纤维布。

优选的，所述去润湿的温度为400～800℃，时间为50～70s。

优选的，所述溅射用溅射气体为氩气，所述溅射的工作压强为0.5～1.5Pa，所述溅射过程中衬底的温度为400～600℃，所述溅射的功率为10～100W，所述溅射的时间为60～100min。

优选的，所述溅射的过程中，溅射气体和反应气体的流量比为1:0.6～2.7。