专利名称：一种在导电玻璃上制备多种形貌金属纳米颗粒薄膜的方法
技术领域：
本发明涉及纳米颗粒薄膜的制备方法。
背景技术：
纳米贵金属颗粒由于其特殊的光学特性，即表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)，及其良好的生物相容性，在生物光学传感、医学诊断、临床治疗等领域显示出巨大应用前景。球形纳米金颗粒具有一个SI3R吸收峰，位于520nm左右，棒状纳米金颗粒拥有长轴和短轴方向两个几何参数，其吸收谱有两个sra吸收峰，其中长轴峰随纵横比及环境折射率变化非常敏感。三角形纳米银颗粒拥有三个SPR吸收峰，其中面内偶极共振峰随边长厚度比及环境折射率变化非常敏感。这些局域介电环境依赖的共振光吸收及电场增强特性使得不同形貌的纳米贵金属颗粒在生物传感及医学诊断领域有很大的发展前景。近年来，电子设备以及生物芯片的尺寸越来越小，而检测灵敏度却越来越高，胶体状态的纳米颗粒由于难以器件化，而无法满足方便、快捷的进行生物传感和医学诊断的需要，所以研究固体薄膜状态的纳米颗粒阵列，已经成为生物传感领域的必然趋势。目前，制备纳米颗粒薄膜的方法比较多，都是基于平面和立体的堆积木方式组装； 途径主要是电镀，化学等方法；使用的基板也不相同，有金属、玻璃、塑料等。相比之下，使用透明的玻璃基板，利用化学方法进行电荷吸附，逐层进行组装，具有制备过程简单、操作容易、使用方便、光学特性保持良好的特点。这种方法是通过对玻璃基板进行处理，改变玻璃基板的带电特性，使得此玻璃基板的带电特性与纳米颗粒相反，然后将金属纳米颗粒通过电荷相吸引的方式固定在玻璃基板上。目前经常使用的玻璃基板主要有金膜玻璃和氧化铟锡膜玻璃(ITO)。由于不同纳米颗粒的带电特性及光学特性不相同，所以将不同形貌、不同种类的纳米颗粒制备成纳米薄膜具有重要的意义。而目前已有的方法通常只是制备单一形貌的球状纳米金或棒状纳米金颗粒。本发明在使用透明玻璃基板，利用化学方法进行电荷吸附，逐层进行组装的基础上，通过改变组装物质和化学方法，成功的将球状和棒状纳米金颗粒组装在同一基片上，制备成混合薄膜，也可用于银纳米三角颗粒薄膜的制备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在ITO导电玻璃上制备多种形貌贵金属纳米颗粒薄膜的方法，通过改变ITO导电玻璃表面带电特性，将不同形貌的金、银纳米颗粒制备成纳米颗粒薄膜；制得的纳米颗粒薄膜保持了良好的纳米颗粒的光学性质。本发明的技术方案是这样实现的(1)制备纳米金(球状或棒状)薄膜的步骤a)将ITO导电玻璃在超声清洗机中分别使用肥皂水和超纯水清洗10-20分钟。b)将 ITO 玻璃浸入 5-20mM linear polyethyleneimine (LPEI)和 0· 1-0. 5M NaCl 的混合水溶液中1-3小时。
c)将 ITO 玻璃浸入 5_20mM Poly sodium styrene sulfonate (PSS)和 0· 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小时。d)处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，浸入纳米金(球状或棒状)胶体溶液中 10-15小时。e)将上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10_30分钟，然后再浸入纳米金(球状/棒状)胶体溶液30-60分钟。f)重复步骤e)，直到获得满意的涂覆效果。(2)制备同时含有球状和棒状纳米金薄膜的步骤a)将ITO导电玻璃在超声清洗机中分别使用肥皂水和超纯水清洗10-20分钟。b)将ITO玻璃浸入5-20mM LPEI和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小时。c)将ITO玻璃浸入5-20mM PSS和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小时。d)处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，一端浸入球状纳米金胶体溶液中10-15 小时。e)上步中的ITO玻璃再次浸入5_20mM PSS和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1_3 小时。f)处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，另一端浸入棒状纳米金胶体溶液中 10-15小时。g)将上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10-30分钟，然后再将球状端浸入球状纳米金胶体溶液30-60分钟。h)将上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10-30分钟，然后再将棒状端浸入棒状纳米金胶体溶液30-60分钟。i)重复步骤g)，h)，直到获得满意的涂覆效果。(3)制备银三角形纳米颗粒薄膜的步骤a)将ITO导电玻璃在超声清洗机中分别使用肥皂水和超纯水清洗10_20分钟。b)将ITO玻璃浸入5-20mM LPEI和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小时。c)处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，浸入纳米银三角颗粒胶体溶液中10-15 小时。d)将上步中的ITO玻璃浸入LPEI溶液10-30分钟，然后在浸入纳米银三角颗粒胶体溶液30-60分钟。e)重复步骤d)，直到获得满意的涂覆效果。本发明解决的技术关键在于将不同形貌的金、银贵金属纳米颗粒制备成单一及混合纳米颗粒薄膜，并保持了良好的纳米颗粒的光学特性。本发明的效果体现在(1)本发明提出了在ITO导电玻璃上制备多种形貌贵金属纳米颗粒薄膜的方法， 制备过程简单、快速，设备要求低，易于大规模生产。(2)采用本发明技术所制备的多种形貌贵金属纳米颗粒薄膜，良好的保持了纳米颗粒的光学性质。(3)本发明所制备的多种形貌纳米颗粒薄膜，可以直接用于传感芯片制备及光谱检测。
具体实施例方式实施方式一将ITO导电玻璃在超声清洗机中分别使用肥皂水和超纯水清洗15分钟。将ITO 玻璃浸入IOmM LPEI和0. 2M NaCl的混合水溶液中2小时。将ITO玻璃浸入IOmM PSS和 0. 2M NaCl的混合水溶液中2小时。处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，一端浸入球状纳米金胶体溶液中12小时。上步中的ITO玻璃再次浸入IOmM PSS和0. 2M NaCl的混合水溶液中2小时。处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，另一端浸入棒状纳米金胶体溶液中12 小时。将上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液20分钟，然后再将球状端浸入球状纳米金胶体溶液40分钟。将上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液20分钟，然后再将棒状端浸入棒状纳米金胶体溶液40分钟。重复前面两个步骤，直到获得满意的涂覆效果。制备好的纳米薄膜同时含有球状和棒状纳米金颗粒，吸收光谱测试结果表明，纳米薄膜同时具有良好的球状和棒状纳米金颗粒的光学特性。实施方式二 将ITO导电玻璃在超声清洗机中分别使用肥皂水和超纯水清洗20分钟。将ITO 玻璃浸入IOmM LPEI和0. IM NaCl的混合水溶液中3小时。处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，浸入三角形纳米银胶体溶液中15小时。将上步中的ITO玻璃浸入LPEI溶液10分钟，然后再浸入三角形纳米银胶体溶液40分钟。重复上一步，直到获得满意的涂覆效果。制备好的纳米薄膜含有三角形纳米银颗粒，吸收光谱测试结果表明，纳米薄膜具有很好的三角形纳米银颗粒的光学性质。实施方式三将ITO导电玻璃在超声清洗机中分别使用肥皂水和超纯水清洗15分钟。将ITO 玻璃浸入IOmM LPEI和0. IM NaCl的混合水溶液中2小时。将ITO玻璃浸入IOmM PSS和 0. IMNaCl的混合水溶液中1. 5小时。处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，浸入球状纳米金和棒状纳米金的混合胶体溶液12小时，将上部中的ITO玻璃浸入PSS溶液中20分钟，超纯水清洗后，再浸入球状纳米金和棒状纳米金的混合胶体溶液40分钟。重复上一步，知道获得满意的涂覆效果。制备好的纳米薄膜同时含具有球状纳米金颗粒和棒状纳米金颗粒， 吸收光谱测试结果表明，纳米薄膜具有很好的混合状态球形纳米金颗粒和棒状纳米金颗粒的光学性质。
权利要求
1. 一种在导电玻璃上制备多种形貌金属纳米颗粒薄膜的方法，其特征在于，该方法包括以下几个分类(1)制备纳米金球状或棒状薄膜的步骤a)将氧化铟锡hdium-TinOxide-ITO导电玻璃在超声清洗机中分别使用肥皂水和超纯水清洗10-20分钟；b)将ITO 玻璃浸入 5-20Mm 聚乙烯亚胺 linear polyethyleneimine-LPEI 和 0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小时；c)将ITO 玻璃浸入 5-20mM 苯乙烯磺酸钠 Poly sodium styrene sulfonate-PSS 和 0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1_3小时；d)处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，浸入纳米金球状或棒状胶体溶液中10-15小时；e)将上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10-30分钟，然后再浸入纳米金球状/棒状胶体溶液30-60分钟；f)重复步骤e)，直到获得涂覆效果；(2)制备同时含有球状和棒状纳米金薄膜的步骤a)将ITO导电玻璃在超声清洗机中分别使用肥皂水和超纯水清洗10-20分钟；b)将ITO玻璃浸入5-20mMLPEI和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小时；c)将ITO玻璃浸入5-20mMPSS和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小时；d)处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，一端浸入球状纳米金胶体溶液中10-15小时；e)上步中的ITO玻璃再次浸入5-20mMPSS和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1_3小时；f)处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，另一端浸入棒状纳米金胶体溶液中10-15小时；g)将上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10-30分钟，然后再将球状端浸入球状纳米金胶体溶液30-60分钟；h)将上步中的ITO玻璃浸入PSS溶液10-30分钟，然后再将棒状端浸入棒状纳米金胶体溶液30-60分钟；i)重复步骤g)，h)，直到获得满意的涂覆效果；(3)制备银三角形纳米颗粒薄膜的步骤a)将ITO导电玻璃在超声清洗机中分别使用肥皂水和超纯水清洗10-20分钟；b)将ITO玻璃浸入5-20mMLPEI和0. 1-0. 5M NaCl的混合水溶液中1-3小时；c)处理过的ITO玻璃经过超纯水清洗后，浸入纳米银三角颗粒胶体溶液中10-15小时；d)将上步中的ITO玻璃浸入LPEI溶液10-30分钟，然后在浸入纳米银三角颗粒胶体溶液30-60分钟；e)重复步骤d)，直到获得涂覆效果。
全文摘要
本发明公开了一种在导电玻璃上制备多种形貌金属纳米颗粒薄膜的方法，该方法是在对氧化铟锡(Indium-Tin Oxide-ITO)导电玻璃表面进行涂层处理的过程中，加入不同形貌的金、银纳米颗粒，进而将不同形貌的纳米颗粒涂覆在ITO导电玻璃上，在ITO导电玻璃表面进行处理，使ITO导电玻璃表面的带电特性改变。当ITO导电玻璃表面带不同的电荷，不同形貌的纳米颗粒会被吸附在此处理过的ITO导电玻璃表面上，从而改变ITO导电玻璃的光学性质，使其同时具有不同形貌纳米颗粒特有的光学性质。本发明通过增加处理的次数，控制纳米颗粒薄膜的厚度。
文档编号C03C17/10GK102432187SQ201110229390
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月11日 优先权日2011年8月11日
发明者孙璋, 朱键, 李剑君, 赵军武 申请人:西安交通大学