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原文传递一种横向纳米腔阵列结构SERS基底及其制备方法

专利名称：	一种横向纳米腔阵列结构SERS基底及其制备方法
摘要：	本发明属于纳米复合材料技术领域，尤其涉及一种横向纳米腔阵列结构SERS基底，由内部设有一个中空腔体的半开放空心微球构成，其在水平方向上设置有一个横向开孔，所述的半开放空心微球其内层为表面修饰了4‑MBA探针分子的TiO2薄膜，在TiO2薄膜外部还镀有一层贵金属薄膜。其通过结合模板法制备而成，以等离子体清洗的聚苯乙烯小球阵列为支撑，将TiO2和贵金属经倾角磁控溅射的手段获得。本发明克服了现有技术中的SERS基底无法有效构建出电场强度相同而电流密度不同电学环境的缺陷，通过本发明可构建电场强度相同但电流密度不同电学环境，以此可用于研究等离子体诱导的电荷转移机制以及SERS物理增强与化学增强的中间态理论。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	杭州电子科技大学
发明人：	张永军;温嘉红;王雅新;赵晓宇;陈雷;高稔现
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910265560.2
公开号：	CN110044866A
代理机构：	杭州杭诚专利事务所有限公司
代理人：	尉伟敏
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	310018 浙江省杭州市江干区下沙高教园区
主权项：	1.一种横向纳米腔阵列结构SERS基底，其特征在于，所述的横向纳米腔阵列由内部设有一个中空腔体的半开放空心微球构成，其在水平方向上设置有一个横向开孔，所述的半开放空心微球其内层为表面修饰了4-MBA探针分子的TiO2薄膜，在TiO2薄膜外部还镀有一层贵金属薄膜。 2.根据权利要求1所述的一种横向纳米腔阵列结构SERS基底，其特征在于，所述的半开放空心微球的中空腔体的内径为400~480nm，所述的横向开孔的直径为250~350nm。 3.根据权利要求1或2所述的一种横向纳米腔阵列结构SERS基底，其特征在于，所述的半开放空心微球其TiO2薄膜的厚度为5~8nm，贵金属薄膜的厚度为40~60nm。 4.一种如权利要求1~3中所述的横向纳米腔阵列结构SERS基底的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤： 1）采用自组装法制备出二维六角密堆聚苯乙烯小球阵列模板； 2）通过等离子体刻蚀技术缩小聚苯乙烯小球的直径； 3）利用磁控溅射倾角沉积技术在聚苯乙烯小球阵列模板上溅射一层TiO2薄膜； 4）将阵列浸泡在4-MBA探针分子酒精溶液中，使探针分子修饰在TiO2薄膜表面； 5）利用磁控溅射沉积技术在修饰好探针分子的阵列模板上溅射贵金属薄膜； 6）利用有机溶剂除去腔体内的聚苯乙烯小球，得到横向纳米腔阵列结构。 5.根据权利要求1所述的一种横向纳米腔阵列结构SERS基底的制备方法，其特征在于，所述的步骤1）中聚苯乙烯小球阵列模板的制备方法如下： 1.1）硅片的清洗：把硅片放入盛有氨水、过氧化氢和去离子水的烧杯中，在加热至100℃，沸煮3~10分钟；将其静置至室温后，使用去离子水或乙醇洗涤；将洗涤好的硅片放入含有8~12%的十二烷基硫酸钠溶液中浸泡10~15小时； 1.2）排聚苯乙烯模板：将聚苯乙烯微球与乙醇溶液按体积比1:1混合得到混合溶液，用移液枪取混合溶液滴到步骤1.1）中得到的硅片上，将硅片缓慢放入盛满去离子水的容器中；在水面上的聚苯乙烯微球形成无序排列的单层膜，再滴加0.5~2.5%的十二烷基硫酸钠溶液驱动使其表面形成高度有序排列的单层膜；最后用经过亲水处理后的硅片将单层膜缓慢捞起，把多余的水分用滤纸吸去，静置空气中自然干燥后得到高度有序排列的六角密堆形聚苯乙烯模板。 6.根据权利要求5所述的一种横向纳米腔阵列结构SERS基底的制备方法，其特征在于，所述的步骤1.1）中氨水、过氧化氢和去离子水的体积比为1:（1.5~2.5）:（5~8）。 7.根据权利要求4所述的一种横向纳米腔阵列结构SERS基底的制备方法，其特征在于，所述的步骤2）中聚苯乙烯小球的直径为400~480nm。 8.根据权利要求4所述的一种横向纳米腔阵列结构SERS基底的制备方法，其特征在于，所述的步骤3）以及5）中磁控溅射的具体步骤如下：将TiO2和贵金属靶分别装入磁控溅射腔体中的磁性靶位上，将基底的水平偏角定位在85°位置，开始前设置背景气压低于1.0×10-6Pa，设置Ar气的气流量以控制工作气压在10-3 Pa量级，TiO2靶位以60W的溅射功率溅射2min，贵金属靶位以60W的溅射功率溅射10min，靶材与样品基底的距离均保持在20cm。 9.根据权利要求4所述的一种横向纳米腔阵列结构SERS基底的制备方法，其特征在于，所述的步骤6）中有机溶剂为四氢呋喃、甲苯、四氯化碳、苯乙烯或者四氯乙烷中的一种。 10.一种横向纳米腔阵列结构SERS基底在光捕获、光探测、传感器或催化领域中的应用。
所属类别：	发明专利