一种由银纳米带组成的菊花样结构的制备方法

摘要

本发明涉及一种由银纳米带组成的菊花样结构的制备方法，具体涉及一种由不溶于水的液态二酸二酯与AgNO3水溶液组成的油/水界面软膜板的制备以及以碳纤维微电极为阴极、在界面软膜板的诱导下通过化学电沉积法制备由银纳米带组成的菊花样结构的方法。在直流稳压1.5V-2.0V的条件下，通电沉积180分钟后，即可在油/水界面上得到以碳纤维微电极的尖端为圆心向四周生长的由直径为2.0cm、长度约为0.5cm的银纳米带组成的菊花样结构。

权利要求

1.一种由银纳米带组成的菊花样结构的制备方法，其主要特征是该方法采用微电极化学电沉积技术在油-水界面的诱导下大量生长金属银纳米带，而且形成的金属银纳米带构成酷似菊花的结构，制备过程包括：

1)油-水界面的制备采用癸二酸二丁酯为上层油相，1.5mg/ml的AgNO3超纯水溶液为下层水相，在50ml的烧杯中先加入40ml浓度为1.5mg/ml的AgNO3超纯水溶液，然后在其上面缓慢滴加2ml癸二酸二丁酯，在两相之间自然形成一个弯月形界面；

2)采用化学电沉积方法，以直径为5μm的单根碳纤维为阴极，直径为4cm的环形银电极为阳极，将碳纤维微电极的尖端穿过电解池中的上层油相，使刚刚接触下层水相，在

1.0-2.5V的直流电压下通电180分钟，在油-水界面以碳纤维电极为中心形成一个直径为

2cm的菊花样结构，该菊花样结构全部由宽80-150nm、厚20nm、长度5mm的有序或无序排列的银钠米带组成。

说明书

一种由银纳米带组成的菊花样结构的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种金属银纳米带的制备方法，特别涉及一种在油-水界面诱导下大量生长有序和无序排列的金属银纳米带并由其构成菊花样结构的制备方法。

背景技术

[0002] 金属纳米结构由于具有独特的光、电、磁、催化、传感等特性，从制备、性能到应用均吸引了大量的研究和关注。为了实现纳米结构的预设功能，研究者们已经发展了各种不同的制备方法以获得不同的纳米结构，如传统的金属胶体、接近单分散的纳米胶束以及诸如纳米线、纳米盘、纳米带等先进的纳米结构。纳米带是一种准一维纳米结构，自从其以氧化物半导体的形式通过高温气相沉积法被首次合成以来，这种新型的纳米结构就被作为组装纳米器件的重要组件。金属纳米带由于其具有独特的性质和潜在的应用，也引起了研究者的极大重视。然而，到目前为止，纳米带的合成大都采用激光刻蚀技术和高温气相沉积的方法，也偶见用湿化学的方法合成金属纳米带的报道。但是这些方法都不是令人满意的，激光刻蚀和高温气相沉积法均需要昂贵的设备，产物获得量非常有限，制备成本高昂；用湿化学方法得到的产物往往不是纯净的纳米带，要从溶液体系中将其分离纯化是很困难的，而且合成的纳米带一旦从溶液体系中分离出来就非常容易团聚而失去应用价值。所以，能否通过简便、快捷、低消耗的方法大量合成纯净的纳米带一直是困扰人们的一个难题。

[0003] 用化学电沉积的方法制备金属纳米带简单易行，影响产物形成的各种因素异于控制，而且可以使形成的产物局限于阴极区域，便于分离、易于组装应用器件。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种简易、快捷、大量制备单晶纯净银纳米带的方法。制备的银纳米带构成菊花样结构，“菊花”的“花瓣”部分由有序银纳米带组成，呈灰白色，“菊花”的“花蕊”部分由无序的银纳米带组成，呈黑色。其制备是以点电极化学电沉积的方法，通过油/水界面形成的软模板的诱导作用，在该界面生长由纳米带组成的菊花样结构。

[0005] 本发明中的油水界面由不溶于水的液态的二酸二酯类和浓度为1.0mg/ml-2.0mg/ml的AgNO3水溶液组成。以碳纤维作为阴极，环形银电极作为阳极，采用化学电沉积方法在制备的油/水界面上生长由银纳米带组成的菊花样结构。在直流1.5V-2.0V的电压下，通电沉积180分钟，即可得到由直径为2.0cm、长度约为0.5cm的银纳米带组成的菊花样结构。

附图说明

[0006] 图1碳纤维微电极的制备过程示意图

[0007] 图2电沉积菊花样结构装置示意图

[0008] 图3A.由银纳米带组成的菊花样结构的数码照片

[0009] B.图A中方框内区域(“花瓣”部分)的低方大倍数SEM照片

[0010] C.银纳米带的高放大倍数SEM照片

[0011] 图4菊花样结构“花蕊”部分的扫描电镜照片

[0012] A低放大倍数照片

[0013] B高放大倍数照片

[0014] 图5不同沉积电压下制备的银纳米带显微照片

[0015] A.1.5V B.2.0V

具体实施方式

[0016] 1、碳纤维微电极的制备：按附图1所示将长度为70mm、单根直径为2μm-5μm的碳纤维束夹在两铜片之间，然后将夹有碳纤维束的两铜片用透明胶带紧密缠绕，最后，在显微镜下将露在铜片外的碳纤维束剥离剔除，只留下其中一根，即得到碳纤维微电极。

[0017] 2、油/水界面的制备：在玻璃烧杯电解池中加入浓度为1.0mg/ml-2.0mg/ml的硝酸银超纯水溶液，将环形银电极浸入硝酸银溶液中，然后将2ml一定的二酸二酯缓缓滴加到硝酸银溶液的液面上，即可在两相之间形成一个弯月形界面。

[0018] 3、菊花样结构的化学电沉积制备：将碳纤维微电极的尖端穿过电解池中的上层油相，使刚刚接触下层水相，调节电压为1.0V-2.5V，接通电源，则电沉积过程开始，180分钟后即可在界面处、碳纤维微电极周围沉积由银纳米带组成的菊花样结构。(见附图2)[0019] 4、样品的转移、纯化和测试：电沉积过程结束后，关闭电源，移走电解液中的微电极，将干净的载玻片伸入菊花样结构的底部将其慢慢托起，然后用无水乙醇反复冲洗，室温环境下自然晾干，即可进行显微和光学测试。

[0020] 本发明的实现过程和材料的性能由实施例和附图说明：

[0021] 实施例一：在制备碳纤维微电极的过程中，按照附图1所示，将两片50mm×4mm×0.26mm的铜片，在其中的一片上粘一层双面胶带后，将长度为70mm、单根直径为5μm的碳纤维束碳纤维束通过双面胶的粘贴固定在铜片上，再将另一铜片叠盖其上，然后将夹有碳纤维束的两铜片用透明胶带紧密缠绕，最后，在显微镜下将暴露在铜片外的碳纤维束剥离剔除，只留下其中一根，即得到碳纤维微电极。

[0022] 实施例二：在制备油/水界面的过程中，以50ml的玻璃烧杯作为电解池，在其中加入40ml浓度为1.5mg/ml的硝酸银超纯水溶液，将环形银电极浸入硝酸银溶液中，然后将2ml癸二酸二丁酯缓缓滴加到硝酸银溶液的液面上，即在两相之间形成一个油/水界面。

[0023] 在硝酸银水溶液的浓度保持不变(1.5mg/ml)的情况下，将上层油相改为2ml己二酸二(2-乙基)酯(DOA)，在上层油相为2ml癸二酸二丁酯的条件下，改变硝酸银水溶液的浓度为2.0mg/ml，均可以得到油银纳米带组成的菊花样结构。

[0024] 实施例三：在菊花样结构的化学电沉积制备过程中，将按实施例二装好的电解池(其中的油/水界面由40ml浓度为1.5mg/ml的硝酸银超纯水溶液和2ml癸二酸二丁酯组成)置升降台上，连接电源，并在线路中连接微安表，调节电压为1.7V，调节升降台，使电解池缓缓上升，使固定在上方的碳纤维微电极慢慢插入电解池中的溶液中，当碳纤维微电极的尖端穿过上层油相刚刚接触下层水相时，微安表开始显示线路中有电流通过，则电沉积过程开始，这时停止上升升降台。通电沉积180分钟后关闭电源开关，放下升降台，将干净的载玻片伸入菊花样结构的底部将其慢慢托起，然后用无水乙醇反复冲洗，室温环境下自然晾干。

[0025] 制得的菊花样结构直径为2cm，其“花蕊”部分呈黑色，由无序的银纳米带组成，“花瓣”部分呈灰白色，由有序的银纳米带组成，整个菊花样结构全部由纯净的银纳米带组成，没有其他杂质结构(见附图3和附图4)。组成菊花样结构的银纳米带长度为0.5cm，宽度为80nm-150nm，厚度为20nm。

[0026] 在其他条件保持不变的情况下，调节沉积电压为1.5V和2.0V，得到的菊花样结构均由无序的银纳米带组成(见附图5)。