金微納結構陣列及其制備方法和用圖
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微納結構陣列及制備方法和用途，尤其的是一種金微納結構陣列及其制備方法和用途。
【背景技術】
[0002]表面增強拉曼散射(SERS)光譜具有識別分子指紋特征、高靈敏度和快速響應等優(yōu)點，在化學分析、生物醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測等領域有著廣泛的應用。為此，人們制備了大量的貴金屬納米結構SERS基底，如申請人的題為“Ag nanosheet-assembled micro-hemispheresas effective SERS substrates，，，Chemical Communicat1ns，2011，47，2709-2711 ( “銀納米片組裝的微米半球作為有效SERS基底”，《化學通訊》，2011年第47期第2709?2711頁)的文章中所述。該文中提及的產物由厚度為10?20納米的銀納米片組裝成半球，其制備方法為采用電化學沉積法于氧化銦錫玻璃上制得直徑為2?7微米的半球，以用作SERS基底。這種產物雖具有較高的SERS活性，卻也存在著欠缺之處，首先，銀納米結構在空氣中容易氧化和硫化，嚴重地影響了 SERS基底的穩(wěn)定性；其次，制備方法不能獲得穩(wěn)定性好的SERS基底。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題為克服現(xiàn)有技術中的欠缺之處，提供一種結構合理，穩(wěn)定性好的金微納結構陣列。
[0004]本發(fā)明要解決的另一個技術問題為提供一種上述金微納結構陣列的制備方法。
[0005]本發(fā)明要解決的又一個技術問題為提供一種上述金微納結構陣列的用途。
[0006]為解決本發(fā)明的技術問題，所采用的技術方案為:金微納結構陣列包括襯底，特別是，
[0007]所述襯底上覆有金膜，所述金膜上置有金微米柱陣列，所述組成金微米柱陣列的金微米柱的頂端為半球狀；
[0008]所述半球狀頂端的金微米柱的柱直徑為200nm?3 μπκ柱高為300nm?6 μπι，其由金納米顆粒組成；
[0009]所述金納米顆粒的粒徑為3?30nm。
[0010]作為金微納結構陣列的進一步改進:
[0011]優(yōu)選地，金膜的厚度為10?50nm。
[0012]優(yōu)選地，襯底為導體，或半導體，或絕緣體。
[0013]為解決本發(fā)明的另一個技術問題，所采用的另一個技術方案為:上述金微納結構陣列的制備方法包括電化學沉積法，特別是主要步驟如下:
[0014]先于襯底上濺射金膜，再將其上覆有金膜的襯底作為陰極置于金電解液中，于30?500 μ A/cm2的直流電流下電沉積8?20h，其中，金電解液為0.2?5g/L的氯金酸溶液和2?50g/L的聚乙烯吡咯烷酮溶液的混合液，制得金微納結構陣列。
[0015]作為金微納結構陣列的制備方法的進一步改進:
[0016]優(yōu)選地，襯底為導體，或半導體，或絕緣體。
[0017]優(yōu)選地，金膜的厚度為10?50nm。
[0018]優(yōu)選地，電沉積時的陽極為石墨。
[0019]優(yōu)選地，使用去離子水清洗金微納結構陣列I?3次。
[0020]為解決本發(fā)明的又一個技術問題，所采用的又一個技術方案為:上述金微納結構陣列的用途為，
[0021]將金微納結構陣列作為表面增強拉曼散射的活性基底，使用激光拉曼光譜儀測量其上附著的羅丹明^G)或甲基對硫磷的含量。
[0022]作為金微納結構陣列的用途的進一步改進:
[0023]優(yōu)選地，激光拉曼光譜儀的激發(fā)波長為532nm、輸出功率為0.03?lmW、積分時間為I?30s。
[0024]相對于現(xiàn)有技術的有益效果是:
[0025]其一，對制得的目的產物使用掃描電鏡進行表征，由其結果可知，目的產物為覆于襯底上的金膜上置有金微米柱陣列；其中，組成金微米柱陣列的金微米柱的頂端為半球狀，半球狀頂端的金微米柱的柱直徑為200nm?3 μπκ柱高為300nm?6 μm，其由金納米顆粒組成，金納米顆粒的粒徑為3?30nm。這種由金納米顆粒為基礎組裝成的目的產物，既由于金在空氣中的穩(wěn)定性而確保了目的產物的穩(wěn)定性，又因金微米柱陣列而使目的產物的比表面積得到了保證，還由于構成金微米柱陣列的半球狀頂端的金微米柱由金納米顆粒組成，而進一步地確保了目的產物具有較大的捕獲待測分子的比表面積和大量的產生電磁場增強的SERS熱點。
[0026]其二，將制得的目的產物作為SERS活性基底，經(jīng)分別對羅丹明和甲基對硫磷進行不同濃度下的多次多批量的測試，當被測物羅丹明的濃度低至10 12mol/L、甲基對硫磷的濃度低至10 8mol/L時，仍能將其有效地檢測出來，且其檢測的一致性和重復性于目的產物上的多點和任一點都非常的好。
[0027]其三，制備方法簡單、科學、高效。不僅制得了結構合理，穩(wěn)定性好的目的產物一一金微納結構陣列；還使制得的目的產物與激光拉曼光譜儀配合后，具備了對環(huán)境有毒污染物羅丹明和水中有機磷農藥甲基對硫磷進行快速、痕量檢測的功能；更有著制備過程簡單便捷，成本低的特點；進而使目的產物極易于廣泛地用于環(huán)境、化學、生物等領域的快速檢測。
【附圖說明】
[0028]圖1是對制得的目的產物使用掃描電鏡(SEM)進行表征的結果之一。其中，圖1a為目的產物的SEM圖像，圖1b為圖1a所示目的產物的高倍率SEM圖像。
[0029]圖2是對含有不同濃度羅丹明的目的產物使用激光拉曼光譜儀進行表征的結果之一。圖中的曲線I為含有10 6mol/L羅丹明的目的產物的SERS譜線，曲線II為含有10 8mol/L羅丹明的目的產物的SERS譜線，曲線III為含有10 10mol/L羅丹明的目的產物的SERS譜線，曲線IV為含有10 12mol/L羅丹明的目的產物的SERS譜線；其證實了將目的產物作為SERS活性基底，可檢測出其上附著的痕量羅丹明。
[0030]圖3是對含有不同濃度甲基對硫磷的目的產物使用激光拉曼光譜儀進行表征的結果之一。圖中的曲線I為含有10 6mol/L甲基對硫磷的目的產物的SERS譜線，曲線II為含有10 7mol/L甲基對硫磷的目的產物的SERS譜線，曲線III為含有10 8mol/L甲基對硫磷的目的產物的SERS譜線；其證實了將目的產物作為SERS活性基底，可檢測出其上附著的痕量甲基對硫磷。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進一步詳細的描