專利名稱：多晶金膜的電化學(xué)表面納米處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多晶金膜的電化學(xué)表面納米處理方法。
背景技術(shù)：
隨著納米科技的發(fā)展，金屬或金屬納米結(jié)構(gòu)的表面納米處理技術(shù)受到人們越來越多的關(guān)注。眾所周知，金屬(金、銀等)納米結(jié)構(gòu)薄膜由于具有獨特的光、電特性，已在表面增強拉曼(SERs)、表面等離子體共振(SPR)光譜等方面得到了廣泛的應(yīng)用。對這些金屬納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面納米加工和處理，必將賦予它們一些獨特的性質(zhì)變化和潛在的應(yīng)用前景，從而成為納米結(jié)構(gòu)材料設(shè)計與加工的一個熱點。在競相開發(fā)的各種方法中，電化學(xué)方法由于具有可通過調(diào)節(jié)電極電位來精確控制在固體表面的原子級加工的特點而逐漸受到人們的關(guān)注。到目前為止，為數(shù)不多的電化學(xué)納米技術(shù)主要基于時空受限的可控金屬沉積，并已成功地用于制備表面支撐的金屬納米粒子、納米島、納米線、納米結(jié)、納米結(jié)構(gòu)圖案及光子晶體等。電化學(xué)表面納米處理技術(shù)的開發(fā)方興未艾，意義重大。盡管電化學(xué)欠電位沉積方法已被用于輔助電沉積制備取向生長的金屬薄膜(S.Hwang，I.Oh，J.Kwak，J.Am.Chem.Soc.2001，123，7176-7177.)，但至今未見其用于納米金屬薄膜的表面處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多晶金膜的電化學(xué)表面納米處理方法。由于金和銀的晶格常數(shù)、功函均相近，在連續(xù)進(jìn)行的欠電位沉積與溶出過程中使多晶金膜表面發(fā)生結(jié)構(gòu)重組。在這一過程中，單分子層銀原子的沉積與溶出運動好像電化學(xué)的原子敲擊作用，通過較強的金—銀原子間相互作用，最終導(dǎo)致獲得光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的、表面(111)取向排列的、顆粒尺寸更為均一光滑的金膜。
本發(fā)明選擇化學(xué)鍍法制備的厚度為50～100nm的多晶金膜作為工作電極，以KCl飽和的Ag/AgCl電極為參比電極，Pt片為對極，在含0.4～0.8mM Ag2SO4的0.1M H2SO4溶液中，于0～+0.70V之間以20mV/s的掃描速度進(jìn)行10-50次連續(xù)反復(fù)的銀欠電位沉積與溶出，最后溶出銀單分子層；控制欠電位沉積與溶出的次數(shù)，可以有效地使表面等離子體共振角度發(fā)生選擇性的移動，即可獲得表面等離子體共振響應(yīng)發(fā)生變化的、顆粒尺寸更為均一光滑且表面原子基本上為金(111)取向排列的金膜。
本發(fā)明提供的多晶金膜的電化學(xué)表面納米處理方法不僅操作簡單，且可通過控制電極電位和沉積與溶出的次數(shù)來精確調(diào)控金膜的表面納米結(jié)構(gòu)及其光電性質(zhì)。該技術(shù)將豐富電化學(xué)納米技術(shù)，并有望在SPR響應(yīng)基片的性能提高、電化學(xué)與催化應(yīng)用方面得到有益的應(yīng)用。
具體實施例方式
如下實施例1取一片采用化學(xué)鍍法制備的厚度為50nm的多晶金膜，將它作為工作電極，以KCl飽和的Ag/AgCl電極為參比電極，Pt片為對極，在含0.4mM Ag2SO4的0.1M H2SO4溶液中，于0～+0.70V之間以20mV/s的掃描速度進(jìn)行銀欠電位沉積與溶出。待連續(xù)進(jìn)行銀欠電位沉積與溶出10次后，將電位從0掃到+0.70V，并在+0.70V處停留5秒，然后斷開電路，以確保欠電位沉積的Ag層全部溶出?，F(xiàn)場SPR實驗表明，在欠電位處理前后，SPR角向角度減小方向移動了～0.6度。
實施例2取一片采用化學(xué)鍍法制備的厚度為50nm的多晶金膜，將它作為工作電極，以KCl飽和的Ag/AgCl電極為參比電極，Pt片為對極，在含0.8mM Ag2SO4的0.1M H2SO4溶液中，于0～+0.70V之間以20mV/s的掃描速度進(jìn)行銀欠電位沉積與溶出。待連續(xù)進(jìn)行銀欠電位沉積與溶出20次后，將電位從0掃到+0.70V，并在+0.70V處停留5秒，然后斷開電路，以確保欠電位沉積的Ag層全部溶出?，F(xiàn)場SPR實驗表明，在欠電位處理前后，SPR角向角度減小方向移動了～1.2度。
實施例3取一片采用化學(xué)鍍法制備的厚度為50nm的多晶金膜，將它作為工作電極，以KCl飽和的Ag/AgCl電極為參比電極，Pt片為對極，在含0.6mM Ag2SO4的0.1M H2SO4溶液中，于0～+0.70V之間以20mV/s的掃描速度進(jìn)行銀欠電位沉積與溶出。待連續(xù)進(jìn)行銀欠電位沉積與溶出27次后，將電位從0掃到+0.70V，并在+0.70V處停留5秒，然后斷開電路，以確保欠電位沉積的Ag層全部溶出?，F(xiàn)場SPR實驗表明，在欠電位處理前后，SPR角向角度減小方向移動了～1.6度。原子力顯微鏡表征顯示，欠電位處理后金膜表面的顆粒平均形貌尺寸從108nm變?yōu)?34nm，且分布更為均勻光滑，表面粗糙度也明顯變小。
實施例4取化學(xué)鍍法制備的厚度分別為50nm，75nm，100nm的多晶金膜各一片，在0.10M H2SO4溶液中進(jìn)行電化學(xué)循環(huán)伏安法表征。銀欠電位沉積與溶出處理前，多晶金膜的還原峰只有一個。待進(jìn)行連續(xù)反復(fù)50次的銀欠電位沉積與溶出后，金膜電極顯示出Au(111)單晶電極的特征氧化還原峰。氧化峰發(fā)生在～+1.36V，而還原峰出現(xiàn)了三個，分別發(fā)生在～+0.99V，～+1.22V和～+1.35V。這表明多晶金膜在連續(xù)進(jìn)行的銀欠電位沉積與溶出處理過程中，金膜的表面原子發(fā)生了結(jié)構(gòu)重組排列，使得其電化學(xué)行為隨之發(fā)生了改變。
權(quán)利要求
1.一種多晶金膜的電化學(xué)表面納米處理方法，其特征在于選擇化學(xué)鍍法制備的厚度為50～100nm的多晶金膜作為工作電極，以KCl飽和的Ag/AgCl電極為參比電極，Pt片為對極，在含0.4～0.8mMAg2SO4的0.1M H2SO4溶液中，于0～+0.70V之間以20mV/s的掃描速度進(jìn)行10-50次連續(xù)反復(fù)的銀欠電位沉積與溶出，最后溶出銀單分子層；控制欠電位沉積與溶出的次數(shù)，使表面等離子體共振角度發(fā)生選擇性的移動。
2.一種多晶金膜的電化學(xué)表面納米處理方法，其特征在于控制欠電位沉積與溶出的次數(shù)，使表面等離子體共振角度發(fā)生選擇性的移動。
3.一種多晶金膜的電化學(xué)表面納米處理方法，其特征在于控制欠電位沉積與溶出的次數(shù)，使表面等離子體共振角度發(fā)生選擇性的移動，得到金(111)取向排列的金膜。
全文摘要
本發(fā)明屬于多晶金膜的電化學(xué)表面納米處理方法。將化學(xué)鍍法制備的厚度為50～100nm的多晶金膜作為工作電極,在0.4～0.8mMAg
文檔編號C25D5/00GK1381613SQ0211875
公開日2002年11月27日 申請日期2002年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者董紹俊, 金永東 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所