CN111204702B - 一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种简易、降低成本的铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法，本发明将利用简易法来实现在铜片表面不同区域选择性可控制备纳米银结构，即前期用于制备纳米银的模板将利用惰性气体保护的情况下高温碳化来实现。这种方法打破了昂贵仪器的使用，在一般实验室都能够实现。

Description

一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法
技术领域
本发明涉及一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法。
背景技术
在铜片表面生长纳米银可以通过将铜片置于在不同浓度的硝酸银溶液中得到，然而在铜片表面不同区域选择性可控制备纳米银结构具有一定挑战性。目前为止，此类研究较少。在2015年，发明人在博士期间，在CrystEngComm期刊(He et al.，CrystEngComm，2015，17(38)，7262-7269)发表过纳米银在铜片表面不同区域的选择性生长。这种方法需要用到比较先进的仪器设备如化学辅助离子束刻蚀(CAIBE，chemically assisted ion beametching)，成本比较高，一般不容易实现。
首先，铜片表面进行光刻胶的旋涂，利用特定的光刻模板，制备想要的微米结构；其次，利用氩气离子束进行刻蚀，获得想要的前期模板来可控制备纳米银结构。氩气离子束刻蚀的目的就是把光刻胶碳化，使其成为一层炭，来保护铜表面，实现纳米银在铜片不同区域的选择性生长。
这种方法的缺点就是需要使用昂贵的化学辅助离子束刻蚀(CAIBE，chemicallyassisted ion beam etching)来制备实现纳米银生长的前期模板。
发明内容
本发明的目的在于为了解决在铜片表面不同区域选择性可控制备纳米银结构需要使用昂贵的化学辅助离子束刻蚀来制备实现纳米银生长的前期模板的缺陷而提供一种简易、降低成本的铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法，在铜片表面旋涂光刻胶后曝光，然后在惰性气体保护下进行碳化，碳化后的铜片浸入硝酸银溶液中使得纳米银在铜片表面选择性生长。
本发明关键点在于不需要使用昂贵的化学辅助离子束刻蚀设备来实现实现微纳米结构银在铜片不同区域的选择性生长。欲保护点是利用惰性气体保护实现铜片上面的碳化层，通过改变惰性气体流量和不同的碳化温度来实现(200-1000度)。这种结构的微纳米银能够起到一定的杀菌作用和疏水作用(水在此表面的接触角为135度左右)。
作为优选，所述惰性气体为氩气。
作为优选，惰性气体的流量为20-200sccm。
作为优选，光刻胶的旋涂速度为1000-6000rpm，光刻胶厚度为5-15微米。
作为优选，碳化的温度为200-1000℃。
作为优选，硝酸银溶液的浓度为0.01-0.05mol/L。
作为优选，浸入硝酸银溶液的时间为5-300s。
本发明的有益效果是本发明将利用简易法来实现在铜片表面不同区域选择性可控制备纳米银结构，即前期用于制备纳米银的模板将利用惰性气体保护的情况下高温碳化来实现。这种方法打破了昂贵仪器的使用，在一般实验室都能够实现。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是铜片在硝酸银溶液中反应时间为5秒到1分钟之间的SEM表征图。
图3是铜片在硝酸银溶液中反应时间为0.5-2分钟之间的SEM表征图。
图4是铜片在硝酸银溶液中反应时间为1-5分钟之间的EDS表征图。
图5是图4中A处的EDS表征图。
具体实施方式
以下结合具体实施例与附图，对本发明做进一步的解释：
实施例1
参照图1，一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法，在铜片表面旋涂光刻胶后曝光，光刻胶的旋涂速度为1000rpm，光刻胶厚度为5微米，曝光时间由光刻胶厚度决定；曝光后，铜片表面形成了微米结构的光刻胶；然后在流量为20sccm的氩气保护下进行碳化，碳化的温度为1000℃；此时，铜片表面形成微米结构炭层；碳化后的铜片浸入硝酸银溶液中使得纳米银在铜片表面选择性生长；硝酸银溶液的浓度为0.05mol/L，浸入硝酸银溶液的时间为5-300s。
参见图2、图3、图4与图5，其中图5中Cu区域的微纳米结构银通过EDS(X射线能谱分析)表征，证实铜片表面被一层炭给保护起来，没有被炭保护的铜片表面能和硝酸银溶液起反应，实现微纳米结构银在铜片不同区域的选择性生长。
此外，这种结构的微纳米银能够起到一定的杀菌作用和疏水作用(水在此表面的接触角为135度左右)。本发明将利用简易法来实现在铜片表面不同区域选择性可控制备纳米银结构，即前期用于制备纳米银的模板将利用惰性气体保护的情况下高温碳化来实现。这种方法打破了昂贵仪器的使用，在一般实验室都能够实现。
实施例2
参照图1，一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法，在铜片表面旋涂光刻胶后曝光，光刻胶的旋涂速度为4000rpm，光刻胶厚度为10微米，曝光时间由光刻胶厚度决定；曝光后，铜片表面形成了微米结构的光刻胶；然后在流量为120sccm的氩气保护下进行碳化，碳化的温度为800℃；此时，铜片表面形成微米结构炭层；碳化后的铜片浸入硝酸银溶液中使得纳米银在铜片表面选择性生长；硝酸银溶液的浓度为0.02mol/L，浸入硝酸银溶液的时间为5-300s。
实施例3
参照图1，一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法，在铜片表面旋涂光刻胶后曝光，光刻胶的旋涂速度为6000rpm，光刻胶厚度为15微米，曝光时间由光刻胶厚度决定；曝光后，铜片表面形成了微米结构的光刻胶；然后在流量为200sccm的氩气保护下进行碳化，碳化的温度为200℃；此时，铜片表面形成微米结构炭层；碳化后的铜片浸入硝酸银溶液中使得纳米银在铜片表面选择性生长；硝酸银溶液的浓度为0.01mol/L，浸入硝酸银溶液的时间为5-300s。

Claims (7)

1.一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法，其特征在于，在铜片表面旋涂光刻胶后曝光，然后在惰性气体保护下进行碳化，碳化后的铜片浸入硝酸银溶液中使得纳米银在铜片表面选择性生长。
2.根据权利要求1所述的一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。
3.根据权利要求1或2所述的一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法，其特征在于，惰性气体的流量为20-200sccm。
4.根据权利要求1所述的一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法，其特征在于，光刻胶的旋涂速度为1000-6000rpm，光刻胶厚度为5-15微米。
5.根据权利要求1所述的一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法，其特征在于，碳化的温度为200-1000℃。
6.根据权利要求1所述的一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法，其特征在于，硝酸银溶液的浓度为0.01-0.05mol/L。
7.根据权利要求1所述的一种铜片表面选择性可控制备纳米银结构的方法，其特征在于，浸入硝酸银溶液的时间为5-300s。
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