專利名稱：一種在硅片表面制備銀納米材料的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過化學方法在硅片表面制備銀納米材料的方法，屬于納米材料
制備領域。
背景技術：
納米銀是一種新興的功能材料，具有很高的比表面積和表面活性，廣泛用作催化 材料、防靜電材料、低溫超導材料和生物傳感器材料等。 納米銀的制備方法很多，包括化學還原法，微乳液法，外場輔助法，電化學法，模板法等。 化學還原法一般是指在液相條件下，用還原劑還原銀的化合物制備納米銀材料 的方法，現(xiàn)有化學還原法通常是在溶液中加入分散劑，以水合肼、硼氫化鈉、次亞磷酸鈉、 葡萄糖、抗壞血酸、雙氧水等作還原劑還原銀的化合物，如文獻"Sun Y.G.， Mayers B.， Herricks T. ， etal. Polyol synthesis of uniform silver nanowires :A plausible growth mechanism and the supportingevidence. Nano Letters,2003，3(7) :955-960，，禾口 "Sun Y. G. ， Xia Y. N. Shape-controlled synthesis of goldand silver nanoparticles. Science, 2002， 298 (5601) :2176-2179"。目前所用化學還原法制備的納米粒子易于團聚，通 常需要添加一些特殊的有機化合物如表面活性劑、聚合物或配合物作為包覆劑(穩(wěn)定劑) 鈍化納米粒子表面，阻止納米粒子之間的可能團聚。 由于納米微粒易于團聚，因此，微乳液(反膠束)法作為一種軟模板技術被用來 制備尺寸均一、粒徑可控的納米顆粒。微乳液法中微乳液通常由水、表面活性劑和油的三 元混合物或由水，表面活性劑，助活性劑和油的四元混合物所組成，該法可合成特定尺寸 和形貌的納米材料，能把晶粒的成核和生長限制在反膠束的水核中，如文獻"Bagwe R. P.， Khilar K. C. Effectsof intermicellar exchange rate on the formation of silver nanoparticles in reverse microemulsionsof AOT丄angmuir， 2000， 16 (3) :905-910，，禾口 "May S. ， Ben_Shaul A. Molecular theory of thesphere_to_rod transition and the second CMC in叫ueous micellar solutions. Journal of PhysicalChemistry B，2001， 105(3) :630-640"。然而，微乳液法制備納米銀也存在一些不足。例如，在該體系中需要加 入大量的表面活性劑和有機溶劑，合成成本較高。另外，添加的表面活性劑和有機溶劑需要 和納米銀粒子進行分離，操作困難。 外場輔助法如微波輔助法等也被用來制備銀的納米材料。微波的穿透能力強，加 熱均勻，具有快速的容積加熱效應，能在短時間內快速提升體系的反應速率等優(yōu)點，將微波 應用于納米材料的合成具有簡便、快速、納米晶粒易于成核等優(yōu)點。微波輔助制備銀納米材 茅斗方法如文獻"Liu F. K. ，Huang P. W. ，Chang Y. C. ， et al. Microwave-assisted synthesis of silvernanorods. Journal of Materials Research, 2004， 19 (2) :469-473，，。然而，夕卜場 輔助方法需要外場設備，同時，該法獲得的納米粒子粒徑分布相對較寬，欲獲得小尺寸、窄 分布的銀納米微?；驁F簇往往比較困難。
電化學法是根據(jù)電化學原理，在溶液中產生自由電子，為銀離子的還原提供條件， 如文獻"Zhang Y. H. ， Chen F. ， Zhuang J. H. ， et al. Synthesis of silver nanoparticles via electrochemicalreduction on compact zeolite film modified electrodes. ChemicalCommunications，2002， (23) :2814-2815"。該方法需要電化學裝置，同時，在電解 含銀化合物水溶液時，通常需要加入一定量配位劑。 模板法，是用陽極氧化鋁(AA0)、納米管、介孔Si02、 DNA、表面活性劑如PVP、 A0T 及CTAB等作為模板制備納米線與納米棒，如文獻"Malandrino G. ， Finocchiaro S. T.， Fragalal. L Silver nanowires by a sonoself—reduction template process. Journal of MaterialsChemistry，2004，14(18) :2726-2728"和"Behrens S. ， Wu J. ， Habicht W.， et al. Silver nanoparticle andnanowire formation by microtubule templates. Chemistry of Materials, 2004， 16 (16) :3085-3090"。模板法優(yōu)點是能夠嚴格控制納米線 的形貌，缺點是納米線尺寸受模板尺寸限制，不同尺寸納米線需制備不同模板，產量低，成 本過高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種在硅片表面制備銀納米材料的方法，屬于化學還原法， 克服了現(xiàn)有化學還原法需要添加包覆劑，即穩(wěn)定劑的不足，克服了微乳液法需要添加表面 活性劑和有機溶劑的不足，克服了外場輔助法需要外場輔助設備，如微波發(fā)生裝置的不足， 克服了電化學法需要電化學裝置的不足，克服了模板法需額外模板的不足，操作簡單，成本 低廉。 本發(fā)明解決其技術問題，所采用的技術方案如下
—種在硅片表面制備銀納米材料的方法，包括以下步驟 步驟一 對硅片表面進行清洗，對硅片的清洗順序是用丙酮震蕩清洗5-10分鐘， 然后用乙醇震蕩清洗5-10分鐘，再用98%的硫酸和30%的過氧化氫混合溶液清洗5-10分 鐘，所述98%的硫酸和30%的過氧化氫的容積比為3 : 1。 步驟二 將清洗過的硅片放入濃度為2. 3mol/L-4. 6mol/L的氫氟酸和濃度為 0. 01mol/L-0. 04mol/L的硝酸銀混合溶液中，室溫處理0. 5-2分鐘。
步驟三取出硅片，用去離子水漂洗后自然晾干。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明可以制備出長度為十幾到一百微米左右的銀納米材 料。與現(xiàn)有的銀納米材料制備方法相比，本制備方法條件簡單，不需要高溫，不需要外場輔 助設備，不需要添加穩(wěn)定劑、表面活性劑和有機溶劑，不需要模板，反應時間短，因此大大降 低了成本。


圖1是實施例1制備的銀納米材料的掃描電鏡照片。
圖2是實施例1制備的銀納米材料的XRD能譜圖。
圖3是實施例2制備的銀納米材料的掃描電鏡照片。
圖4是實施例3制備的銀納米材料的掃描電鏡照片。
圖5是實施例4制備的銀納米材料的掃描電鏡照片。
圖6是實施例5制備的銀納米材料的掃描電鏡照片。
具體實施方式

實施例1 將硅片用丙酮震蕩清洗5分鐘，然后用乙醇震蕩清洗5分鐘，再用98%的硫酸 和30 %的過氧化氫混合溶液清洗5分鐘，所述98%的硫酸和30 %的過氧化氫的容積比為 3 : 1。將清洗過的硅片放入2. 3mol/L的氫氟酸和0.02mol/L的硝酸銀混合溶液中，室溫 處理2分鐘。取出硅片，用去離子水漂洗后自然晾干。在硅片上制備的銀納米材料的掃描 電鏡照片如圖l所示，從圖中可以看出，制備的銀納米材料呈枝狀，最大直徑870納米，最 大長度23. 15微米。在硅片上制備的銀納米材料的EDS能譜圖如圖2所示，從圖中可以看 出，在銀納米材料上選取一點009，該點處元素(Element)銀(Ag)的原子含量(Atom% )為 69. 02%，說明其是銀納米材料。
實施例2 將硅片用丙酮震蕩清洗8分鐘，然后用乙醇震蕩清洗8分鐘，再用98%的硫酸 和30 %的過氧化氫混合溶液清洗8分鐘，所述98%的硫酸和30 %的過氧化氫的容積比為 3 : 1。將清洗過的硅片放入2. 3mol/L的氫氟酸和0.01mol/L的硝酸銀混合溶液中，室溫 處理1分鐘。取出硅片，用去離子水漂洗后自然晾干。在硅片上制備的銀納米材料的掃描 電鏡照片如圖3所示。
實施例3 將硅片用丙酮震蕩清洗10分鐘，然后用乙醇震蕩清洗10分鐘，再用98%的硫酸 和30%的過氧化氫混合溶液清洗10分鐘，所述98%的硫酸和30%的過氧化氫的容積比為 3:1。將清洗過的硅片放入3. 5mol/L的氫氟酸和0.03mol/L的硝酸銀混合溶液中，室溫 處理2分鐘。取出硅片，用去離子水漂洗后自然晾干。在硅片上制備的銀納米材料的掃描 電鏡照片如圖4所示。
實施例4 將硅片用丙酮震蕩清洗5分鐘，然后用乙醇震蕩清洗5分鐘，再用98 %的硫酸 和30%的過氧化氫混合溶液清洗5分鐘，所述98%的硫酸和30%的過氧化氫的容積比為 3 : 1。將清洗過的硅片放入4.6mol/L的氫氟酸和0.02mol/L的硝酸銀混合溶液中，室溫 處理1分鐘。取出硅片，用去離子水漂洗后自然晾干。在硅片上制備的銀納米材料的掃描 電鏡照片如圖5所示。
實施例5 將硅片用丙酮震蕩清洗10分鐘，然后用乙醇震蕩清洗10分鐘，再用98%的硫酸 和30%的過氧化氫混合溶液清洗10分鐘，所述98%的硫酸和30%的過氧化氫的容積比為 3:1。將清洗過的硅片放入4.6mol/L的氫氟酸和0.04mol/L的硝酸銀混合溶液中，室溫 處理2分鐘。取出硅片，用去離子水漂洗后自然晾干。在硅片上制備的銀納米材料的掃描 電鏡照片如圖6所示。
權利要求
一種在硅片表面制備銀納米材料的方法，其特征在于包括以下步驟步驟1對硅片表面進行清洗。步驟2將清洗過的硅片放入濃度為2.3mol/L-4.6mol/L的氫氟酸和濃度為0.01mol/L-0.04mol/L的硝酸銀混合溶液中，室溫處理0.5-2分鐘。步驟3取出硅片，用去離子水漂洗后自然晾干。
2. 按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟1中對硅片表面進行清洗 的具體過程是用丙酮震蕩清洗5-10分鐘，然后用乙醇震蕩清洗5-10分鐘，再用98%的硫 酸和30 %的過氧化氫混合溶液清洗5-10分鐘，所述98 %的硫酸和30 %的過氧化氫的容積 比為3 : 1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在硅片表面制備銀納米材料的方法，屬于納米材料制備領域。首先對硅片表面進行清洗，然后將其放入氫氟酸和硝酸銀的混合溶液中，在室溫條件下處理1-2分鐘，取出硅片，用去離子水漂洗后自然晾干，即可得到在硅片表面生長的銀納米材料。本制備方法條件簡單，不需要高溫，不需要外場輔助設備，不需要添加穩(wěn)定劑、表面活性劑和有機溶劑，不需要模板，反應時間短，成本低廉。
文檔編號C23C18/18GK101775594SQ20101010658
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權日2010年2月4日
發(fā)明者何洋, 姜澄宇, 尹恒許, 田夢君, 苑偉政 申請人:西北工業(yè)大學