[发明专利]一种提高铜纳米颗粒表面等离激元共振稳定性的方法

说明书

本发明公开了一种提高铜纳米颗粒表面等离激元共振稳定性的方法，是对铜纳米颗粒进行氧等离子体辐照，从而提高铜纳米颗粒的表面等离激元共振稳定性。本发明采取氧等离子体快速氧化技术，从铜纳米颗粒表面生长出壳层，阻止外部空气进入内部，从而维持铜纳米颗粒的表面等离激元共振稳定性，效果显著、效率高、操作简单。

技术领域

本发明属于纳米金属特殊处理领域，具体涉及一种提高铜纳米颗粒表面等离激元共振稳定性的方法。

背景技术

纳米铜是纳米技术研究的热点之一，每年都有大量关于纳米铜制备和应用的文章发表。铜的原子和电子结构与其它贵金属有许多相同的特性，例如优良的导热性、导电性、局域表面等离激元效应(LSPR)。在等离激元应用方面，金属的LSPR共振波长最好在可见光区域，这样可以提高对光的利用率。金和铜的LSPR波长位于可见光区(金为500nm，铜为590nm)，而银的LSPR波长位于可见光区和红外区(300nm和1200nm)，因此，金和铜在等离激元方面得到了更广泛的应用。相比纳米金颗粒，铜价格低廉、储量丰富，但纳米铜颗粒在空气中很容易被氧化为Cu₂O、CuO以及Cu(OH)₂，导致LSPR效应消失。所以需要一种方法改善纳米铜易氧化的缺点，增强铜纳米颗粒在空气中的表面等离激元共振稳定性，让其代替金、银等稀有金属，这对改善全球资源短缺问题有重大意义。

常规提高铜纳米颗粒稳定性的方法是添加抗氧化剂，或者采用物理或化学方法包裹一层氧化铝、二氧化硅或石墨烯等。但是，添加抗氧化剂的方法会引入杂质，包裹的方法因为难以完全包覆，空气依然能够进入到壳层内部氧化铜原子。

发明内容

为解决上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种提高铜纳米颗粒表面等离激元共振稳定性的方法，旨在通过氧等离子体辐照(OPI)的方法来提高铜纳米颗粒在空气中的表面等离激元共振稳定性。

本发明为实现目的，采用如下技术方案：

一种提高铜纳米颗粒表面等离激元共振稳定性的方法，其特点在于：对铜纳米颗粒进行氧等离子体辐照，从而提高铜纳米颗粒的表面等离激元共振稳定性。具体是按如下方式进行：将铜纳米颗粒放入射频溅射设备中，将设备内抽真空，然后通入O₂至设备内至真空度为5Pa～10Pa，用射频溅射激发氧等离子体，辐照铜纳米颗粒2～10s。

作为优选，所述射频功率为6～10w。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明采取氧等离子体快速氧化技术，从铜纳米颗粒表面生长出壳层，阻止外部空气进入内部，从而维持铜纳米颗粒的表面等离激元共振稳定性，效果显著、效率高、操作简单。

附图说明

图1为实施例1所制备的Cu纳米颗粒在经2s的氧等离子体辐照处理前后的紫外可见吸收光谱对比，以及两样品在空气中放置108h后的紫外可见吸收光谱对比。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。以下内容仅仅是对本发明的构思所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施案例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式代替，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

下述实施例所用设备为JGP450C型超高真空磁控溅射设备，其为磁控溅射设备和射频溅射设备的一体化的设备。

实施例1

本实施例利用真空溅射镀技术在玻璃基底上制备铜纳米颗粒膜，氮氢退火后进行OPI，提高铜纳米颗粒的表面等离激元共振稳定性。具体制备过程包括以下步骤：

步骤1、将玻璃基底超声清洗后，吹干备用。