專利名稱：二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空心球有序結(jié)構(gòu)陣列及制備方法，尤其是一種二維多殼層空心球 有序結(jié)構(gòu)陣列及其制備方法。
背景技術(shù)：
空心球結(jié)構(gòu)，如載體和內(nèi)容器、微反應(yīng)腔等，由于其特殊的結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)引起了 人們廣泛的注意，它在藥物工程、化妝品、生物科技、光催化及光子器件等多方面具有重要 的應(yīng)用價值?？招那虻膽?yīng)用與其材料種類和結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，也與球殼層的精細(xì)結(jié)構(gòu)密切關(guān) 聯(lián)。分級結(jié)構(gòu)的空心球，其球殼由納米尺度的小單元構(gòu)成，這將對納米材料的器件構(gòu)筑起 重要作用。近期，分級結(jié)構(gòu)體系的合成成為納米材料研究領(lǐng)域的熱點之一。如在2004年4 月7日公開的中國發(fā)明專利申請公開說明書CN 1487108A中披露的一種“由空心金屬球構(gòu) 成的二維、三維有序納米結(jié)構(gòu)金屬材料及制備方法”。它意欲提供一種由金屬包裹的介質(zhì) 球或者空心金屬球殼所組成的二維和三維有序納米結(jié)構(gòu)金屬材料及制備方法；其中，二維 有序納米結(jié)構(gòu)金屬材料為由空心金屬球在襯底上按六方排列形成二維陣列，其中的金屬球 可以是金或銀等，制備方法以膠體晶體為模板，采用先浸錫敏化，再化學(xué)鍍金屬的工藝。但 是，無論是二維有序納米結(jié)構(gòu)金屬材料，還是其制備方法，均存在著不足之處，首先，構(gòu)成二 維有序納米結(jié)構(gòu)金屬材料的空心金屬球僅為單壁結(jié)構(gòu)，而不是內(nèi)外壁具有不同構(gòu)造的空心 球，從而限制了其可能獲得的優(yōu)越性能和獨特的用途；其次，制備方法無法獲得內(nèi)外壁具有 不同構(gòu)造的空心球。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種內(nèi)外壁具有不 同構(gòu)造、且外壁為多層的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列。本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題為提供一種具有普適性的二維多殼層空心球有 序結(jié)構(gòu)陣列的制備方法。為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣 列包括襯底上置有的有序六方排列的單層空心球陣列，特別是，所述襯底為導(dǎo)電襯底，所述導(dǎo)電襯底上空心球陣列中的空心球的球外直徑為 230nm 10. 7 μ m,球的外表面為粗糙面；所述空心球由金屬金內(nèi)壁和其上交替覆有兩層以上不同材料構(gòu)成，其中，金屬金 內(nèi)壁的厚度為5 15nm，不同材料的厚度均為5 50nm，所述材料為金屬金或金屬鉬或聚 吡咯；所述粗糙面由顆粒狀物構(gòu)成，所述顆粒狀物的顆粒粒徑為10 50nm，其由金屬金 或金屬鉬或聚吡咯構(gòu)成。作為二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列的進一步改進，所述的交替覆有不同材料的 層數(shù)為3 6層。
為解決本發(fā)明的另一個技術(shù)問題，所采用的另一個技術(shù)方案為二維多殼層空心 球有序結(jié)構(gòu)陣列的制備方法包括將由球直徑為200 IOOOOnm的聚苯乙烯膠體球構(gòu)成的單 層膠體晶體模板置于導(dǎo)電襯底上，以及電解液的配制，特別是完成步驟如下步驟1，將其上帶有單層膠體晶體模板的導(dǎo)電襯底置于壓力為5 IOPa下離子濺 射沉積金膜，得到金膜壁陣列；步驟2，先將其上附有金膜壁陣列的導(dǎo)電襯底置于電解液中，以其作為工作電極， 于沉積電流密度為-1. O 1. OmA/cm2下采用三電極法電沉積IOs 3h，得到單層復(fù)合體陣 列，再將單層復(fù)合體陣列一次以上的置于不同的電解液中，于同樣的工藝條件下進行電沉 積，得到多層復(fù)合體陣列；步驟3，將多層復(fù)合體陣列置于二氯甲烷溶劑中去除聚苯乙烯膠體球，制得二維多 殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列。作為二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列的制備方法的進一步改進，所述的電解液為 金屬金電解液時，其由濃度為12g/L的氯金酸、5g/L的乙二胺四乙酸、160g/L的亞硫酸鈉和 30g/L的磷酸氫二鉀與水混合而成；所述的電解液為金屬鉬電解液時，其由濃度為lg/L的 氯鉬酸與5g/L的聚乙烯吡咯烷酮水相溶液混合而成；所述的電解液為聚吡咯電解液時，其 由濃度為0. IM的吡咯水相溶液與0. IM的十二烷基苯磺酸鈉水相溶液混合而成；所述的電 沉積時的溫度均為15 35°C ；所述的三電極法電沉積時的對電極為石墨電極，參比電極為 飽和甘汞電極；所述的將單層復(fù)合體陣列一次以上的置于不同的電解液中，于同樣的工藝 條件下進行電沉積的次數(shù)為2 5次；所述的導(dǎo)電襯底為導(dǎo)電玻璃，或?qū)щ娤鹉z，或單晶硅， 或金屬。相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是，其一，對制得的不同產(chǎn)物分別使用場發(fā)射掃描電 子顯微鏡和X射線衍射儀進行表征，由其結(jié)果可知，產(chǎn)物均為置于導(dǎo)電襯底上的有序六 方排列的單層空心球陣列，即二維空心球有序結(jié)構(gòu)陣列，空心球的球外直徑為230nm 10. 7 μ m?？招那蛴山饘俳饍?nèi)壁和其上交替覆有2 6層不同材料構(gòu)成，其中，金屬金內(nèi)壁 的厚度為5 15nm，不同材料的厚度均為5 50nm，材料為金屬金或金屬鉬或聚吡咯?？?心球的外表面為粗糙面，其由粒徑為10 50nm的顆粒狀物構(gòu)成，顆粒狀物為金屬金或金 屬鉬或聚吡咯。導(dǎo)電襯底為導(dǎo)電玻璃或?qū)щ娤鹉z或單晶硅或金屬；其二，這種具有宏觀尺 度體系特征的包含著三種不同結(jié)構(gòu)尺寸的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列，既具有陣列組 成單元納米材料本身固有的性質(zhì)，又因單元內(nèi)外壁的不同構(gòu)造而對其原有性質(zhì)有所改變， 還因外壁的多殼層結(jié)構(gòu)而復(fù)合出新的性質(zhì)，更會因單元之間的耦合效應(yīng)而產(chǎn)生一些孤立單 元所不具有的新的性能，必將同時具有空心結(jié)構(gòu)，多種材料性能和有序陣列體系的綜合優(yōu) 點，有望實現(xiàn)一些未知的特殊功能，將在許多未知的領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，如可獲得優(yōu) 異性能的表面增強拉曼散射及作為超疏水襯底材料；其三，制備方法不僅科學(xué)、有效，還具 有普適性。方法采用不同直徑的聚苯乙烯膠體球來構(gòu)成單層膠體晶體模板，實現(xiàn)了對二維 多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列中空心球直徑的有效調(diào)控，方法將離子濺射法和電沉積法進行 有機的結(jié)合，在帶有晶體模板的導(dǎo)電襯底上獲得了具有不同內(nèi)外壁和外壁的層數(shù)為多層構(gòu) 造，且可人為控制其層數(shù)和層厚的空心球，方法可選擇性地制備所需要的材料，如使用其它 金屬、半導(dǎo)體、導(dǎo)電有機物等來構(gòu)成二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列；其四，制備過程中用 料少，無污染，屬綠色合成技術(shù)，且生產(chǎn)效率高，適于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
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作為有益效果的進一步體現(xiàn)，一是交替覆有不同材料的層數(shù)優(yōu)選為3 6層，即可 滿足通常情況下的應(yīng)用需要和更易發(fā)揮宏觀尺度體系所具有的新性能；二是電解液優(yōu)選為 金屬金電解液時，其由濃度為12g/L的氯金酸、5g/L的乙二胺四乙酸、160g/L的亞硫酸鈉和 30g/L的磷酸氫二鉀與水混合而成，電解液優(yōu)選為金屬鉬電解液時，其由濃度為lg/L的氯 鉬酸與5g/L的聚乙烯吡咯烷酮水相溶液混合而成，電解液優(yōu)選為聚吡咯電解液時，其由濃 度為0. IM的吡咯水相溶液與0. IM的十二烷基苯磺酸鈉水相溶液混合而成，不僅為制得金 屬金、金屬鉬和聚吡咯構(gòu)成的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列奠定了基礎(chǔ)，還確保了不同 的材料均能均勻地組裝到金膜壁陣列的外表面和多殼層的形成與可控；三是電沉積時的溫 度均優(yōu)選為15 35°C，保證了殼層的品質(zhì)；四是三電極法電沉積時的對電極優(yōu)選為石墨電 極，參比電極優(yōu)選為飽和甘汞電極，均利于電沉積的實施；五是導(dǎo)電襯底優(yōu)選為導(dǎo)電玻璃或 導(dǎo)電橡膠或單晶硅或金屬，除使導(dǎo)電襯底有較大選擇的余地之外，也使制備工藝更易實施 且靈活。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進一步詳細(xì)的描述。圖1是對制得的空心球外表面為金屬金的中間產(chǎn)物使用掃描電鏡(SEM)進行表征 的結(jié)果之一。該圖為基于由球直徑為2000nm的聚苯乙烯膠體球構(gòu)成的單層膠體晶體模板 并結(jié)合離子濺射沉積法而制得的中間產(chǎn)物的SEM照片，由其可知，產(chǎn)物為有序六方排列的 單層空心球陣列。圖2是對制得的空心球外表面分別為聚吡咯和金屬金的產(chǎn)物使用掃描電鏡和透 射電鏡(TEM)進行表征的結(jié)果之一。其中，圖2A為基于由球直徑為2000nm的聚苯乙烯膠 體球構(gòu)成的單層膠體晶體模板并結(jié)合離子濺射沉積法和電沉積法而制得的產(chǎn)物的殼層為 金屬金內(nèi)殼層和聚吡咯外殼層的SEM照片；圖2B為圖2A所示產(chǎn)物的TEM照片，圖2B中的 內(nèi)插圖是其所示產(chǎn)物的局部放大圖；由圖2A、圖2B和其內(nèi)插圖可知，產(chǎn)物為有序六方排列 的單層空心球陣列，空心球的外殼層是由一層20nm厚的聚吡咯構(gòu)成的，其外表面為由較細(xì) 的顆粒狀物構(gòu)成的粗糙面。圖2C為基于由球直徑為2000nm的聚苯乙烯膠體球構(gòu)成的單層 膠體晶體模板并結(jié)合離子濺射沉積法和電沉積法而制得的產(chǎn)物的殼層為聚吡咯內(nèi)殼層和 金屬金外殼層的SEM照片；圖2D為圖2C的高分辨率SEM照片，圖2D右上角的內(nèi)插圖為其 所示產(chǎn)物的局部放大圖；由圖2C、圖2D和其內(nèi)插圖可知，產(chǎn)物為有序六方排列的單層空心 球陣列，空心球的外殼層是由一層納米厚度的金屬金顆粒構(gòu)成的粗糙面。圖3是對制得的空心球外表面為金屬鉬的產(chǎn)物使用掃描電鏡進行表征的結(jié)果之 一。其中，圖3A為基于由球直徑為2000nm的聚苯乙烯膠體球構(gòu)成的單層膠體晶體模板并 結(jié)合離子濺射沉積法和電沉積法而制得的產(chǎn)物的殼層為金屬金內(nèi)殼層和金屬鉬外殼層的 SEM照片；圖3B和圖3C為對圖3A所示產(chǎn)物變換角度的SEM照片；由圖3A、圖3B和圖3C可 知，產(chǎn)物為有序六方排列的單層空心球陣列，其中的空心球的外表面為由顆粒狀物構(gòu)成的 粗糙面，顆粒狀物不僅布滿了空心球的外表面，而且還布滿了導(dǎo)電襯底的表面。圖3D為圖 3C所示破球部位的局部放大SEM照片，由其可見，球的結(jié)構(gòu)為中空，球殼層的厚度為250 300nm，是由納米顆粒構(gòu)成的。圖4是對制得的空心球外表面為金屬金的產(chǎn)物使用掃描電鏡進行表征的結(jié)果之一。其中，圖4A為基于由球直徑為2000nm的聚苯乙烯膠體球構(gòu)成的單層膠體晶體模板并 結(jié)合離子濺射沉積法和電沉積法而制得的產(chǎn)物的殼層為金屬金內(nèi)殼層、聚吡咯中殼層和金 屬金外殼層的SEM照片；圖4B為圖4A的高分辨率SEM照片；由圖4A和圖4B可知，產(chǎn)物為 有序六方排列的單層空心球陣列，其中的空心球的外表面為由顆粒狀物構(gòu)成的粗糙面。圖 4C是對圖4A所示產(chǎn)物變換角度的SEM照片；圖4D為對圖4C所示產(chǎn)物的高分辨率SEM照 片，由圖4D的內(nèi)插圖可知，產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)為中空，其殼層是由金屬金內(nèi)殼層、聚吡咯中殼層和 金屬金外殼層共三層殼層構(gòu)成的。
具體實施例方式首先用常規(guī)方法制得或從市場購得球直徑為200 IOOOOnm的聚苯乙烯膠體球； 作為電解液的金屬金電解液、金屬鉬電解液和聚吡咯電解液，其中，金屬金電解液由濃度為 12g/L的氯金酸、5g/L的乙二胺四乙酸、160g/L的亞硫酸鈉和30g/L的磷酸氫二鉀與水混合 而成，金屬鉬電解液由濃度為lg/L的氯鉬酸與5g/L的聚乙烯吡咯烷酮水相溶液混合而成， 聚吡咯電解液由濃度為0. IM的吡咯水相溶液與0. IM的十二烷基苯磺酸鈉水相溶液混合而 成；作為導(dǎo)電襯底的導(dǎo)電玻璃、導(dǎo)電橡膠、單晶硅和金屬。接著，實施例1制備的具體步驟為步驟1，將其上帶有由球直徑為2000nm的聚苯乙烯膠體球構(gòu)成的單層膠體晶體模 板的導(dǎo)電襯底置于壓力為5Pa下，離子濺射沉積厚度為5nm的一層金膜，得到近似于圖1所 示的金膜壁陣列；其中，導(dǎo)電襯底為導(dǎo)電玻璃。步驟2，先將其上附有金膜壁陣列的導(dǎo)電襯底置于電解液中，以其作為工作電極， 于沉積電流密度為-I. OmA/cm2下采用三電極法電沉積10s，得到單層復(fù)合體陣列；其中，電 解液為金屬金電解液，三電極法電沉積時的對電極為石墨電極，參比電極為飽和甘汞電極。 再將單層復(fù)合體陣列置于聚吡咯電解液中，于同樣的工藝條件下進行電沉積，得到多層復(fù) 合體陣列；其中，電沉積時的溫度均為35°C。步驟3，將多層復(fù)合體陣列置于二氯甲烷溶劑中去除聚苯乙烯膠體球，制得如圖 2A和圖2B所示的其殼層為金屬金內(nèi)殼層和聚吡咯外殼層共兩層殼層構(gòu)成的二維多殼層空 心球有序結(jié)構(gòu)陣列。實施例2制備的具體步驟為步驟1，將其上帶有由球直徑為2000nm的聚苯乙烯膠體球構(gòu)成的單層膠體晶體模 板的導(dǎo)電襯底置于壓力為6. 5Pa下，離子濺射沉積厚度為8nm的一層金膜，得到近似于圖1 所示的金膜壁陣列；其中，導(dǎo)電襯底為導(dǎo)電玻璃。步驟2，先將其上附有金膜壁陣列的導(dǎo)電襯底置于電解液中，以其作為工作電極， 于沉積電流密度為-0. 4mA/cm2下采用三電極法電沉積200s，得到單層復(fù)合體陣列；其中， 電解液為金屬金電解液，三電極法電沉積時的對電極為石墨電極，參比電極為飽和甘汞電 極。再將單層復(fù)合體陣列一次以上的置于不同的電解液中，于同樣的工藝條件下進行電沉 積，得到多層復(fù)合體陣列；其中，將單層復(fù)合體陣列一次以上的置于不同的電解液中，于同 樣的工藝條件下進行電沉積的次數(shù)為2次，不同的電解液依次為金屬鉬電解液和聚吡咯電解液，電沉積時的溫度均為30°C。步驟3，將多層復(fù)合體陣列置于二氯甲烷溶劑中去除聚苯乙烯膠體球，制得近似于 圖4所示的其殼層為金屬金內(nèi)殼層、金屬鉬中殼層和聚吡咯外殼層共三層殼層構(gòu)成的二維 多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列。實施例3制備的具體步驟為步驟1，將其上帶有由球直徑為2000nm的聚苯乙烯膠體球構(gòu)成的單層膠體晶體模 板的導(dǎo)電襯底置于壓力為8Pa下，離子濺射沉積厚度為IOnm的一層金膜，得到如圖1所示 的金膜壁陣列；其中，導(dǎo)電襯底為導(dǎo)電玻璃。步驟2，先將其上附有金膜壁陣列的導(dǎo)電襯底置于電解液中，以其作為工作電極， 于沉積電流密度為-0. 025mA/cm2下采用三電極法電沉積30mi n，得到單層復(fù)合體陣列；其 中，電解液為金屬金電解液，三電極法電沉積時的對電極為石墨電極，參比電極為飽和甘汞 電極。再將單層復(fù)合體陣列一次以上的置于不同的電解液中，于同樣的工藝條件下進行電 沉積，得到多層復(fù)合體陣列；其中，將單層復(fù)合體陣列一次以上的置于不同的電解液中，于 同樣的工藝條件下進行電沉積的次數(shù)為3次，不同的電解液依次為金屬鉬電解液、聚吡咯 電解液和金屬金電解液，電沉積時的溫度均為25°C。步驟3，將多層復(fù)合體陣列置于二氯甲烷溶劑中去除聚苯乙烯膠體球，制得近似于 圖4所示的其殼層依次為金屬金、金屬鉬、聚吡咯和金屬金共四層殼層構(gòu)成的二維多殼層 空心球有序結(jié)構(gòu)陣列。實施例4制備的具體步驟為步驟1，將其上帶有由球直徑為2000nm的聚苯乙烯膠體球構(gòu)成的單層膠體晶體模 板的導(dǎo)電襯底置于壓力為9Pa下，離子濺射沉積厚度為13nm的一層金膜，得到近似于圖1 所示的金膜壁陣列；其中，導(dǎo)電襯底為導(dǎo)電玻璃。步驟2，先將其上附有金膜壁陣列的導(dǎo)電襯底置于電解液中，以其作為工作電極， 于沉積電流密度為0. 5mA/cm2下采用三電極法電沉積lh，得到單層復(fù)合體陣列；其中，電解 液為金屬金電解液，三電極法電沉積時的對電極為石墨電極，參比電極為飽和甘汞電極。再 將單層復(fù)合體陣列一次以上的置于不同的電解液中，于同樣的工藝條件下進行電沉積，得 到多層復(fù)合體陣列；其中，將單層復(fù)合體陣列一次以上的置于不同的電解液中，于同樣的工 藝條件下進行電沉積的次數(shù)為4次，不同的電解液依次為金屬鉬電解液、聚吡咯電解液、金 屬金電解液和金屬鉬電解液，電沉積時的溫度均為20°C。步驟3，將多層復(fù)合體陣列置于二氯甲烷溶劑中去除聚苯乙烯膠體球，制得近似于 圖4所示的其殼層依次為金屬金、金屬鉬、聚吡咯、金屬金和金屬鉬共五層殼層構(gòu)成的二維 多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列。實施例5制備的具體步驟為步驟1，將其上帶有由球直徑為2000nm的聚苯乙烯膠體球構(gòu)成的單層膠體晶體模 板的導(dǎo)電襯底置于壓力為IOPa下，離子濺射沉積厚度為15nm的一層金膜，得到近似于圖1 所示的金膜壁陣列；其中，導(dǎo)電襯底為導(dǎo)電玻璃。
步驟2，先將其上附有金膜壁陣列的導(dǎo)電襯底置于電解液中，以其作為工作電極， 于沉積電流密度為1. OmA/cm2下采用三電極法電沉積3h，得到單層復(fù)合體陣列；其中，電解 液為金屬金電解液，三電極法電沉積時的對電極為石墨電極，參比電極為飽和甘汞電極。再 將單層復(fù)合體陣列一次以上的置于不同的電解液中，于同樣的工藝條件下進行電沉積，得 到多層復(fù)合體陣列；其中，將單層復(fù)合體陣列一次以上的置于不同的電解液中，于同樣的工 藝條件下進行電沉積的次數(shù)為5次，不同的電解液依次為金屬鉬電解液、聚吡咯電解液、金 屬金電解液、金屬鉬電解液和聚吡咯電解液，電沉積時的溫度均為15°C。步驟3，將多層復(fù)合體陣列置于二氯甲烷溶劑中去除聚苯乙烯膠體球，制得近似于 圖4所示的其殼層依次為金屬金、金屬鉬、聚吡咯、金屬金、金屬鉬和聚吡咯共六層殼層構(gòu) 成的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列。再分別選用球直徑為200 IOOOOnm中的任一球直徑的聚苯乙烯膠體球制成單層 膠體晶體模板，選用作為電解液的金屬金電解液或金屬鉬電解液或聚吡咯電解液，以及選 用作為導(dǎo)電襯底的導(dǎo)電玻璃或?qū)щ娤鹉z或單晶硅或金屬，重復(fù)上述實施例1 5，同樣制得 了如或近似于圖2、圖3和圖4所示的其殼層分別為金屬金、金屬鉬和聚吡咯相互交替覆蓋 的共2 6層構(gòu)成的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列及其制 備方法進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修 改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和 變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列，包括襯底上置有的有序六方排列的單層空心 球陣列，其特征在于所述襯底為導(dǎo)電襯底，所述導(dǎo)電襯底上空心球陣列中的空心球的球外直徑為230nm 10. 7 μ m，球的外表面為粗糙面；所述空心球由金屬金內(nèi)壁和其上交替覆有兩層以上不同材料構(gòu)成，其中，金屬金內(nèi)壁 的厚度為5 15nm，不同材料的厚度均為5 50nm，所述材料為金屬金或金屬鉬或聚吡咯；所述粗糙面由顆粒狀物構(gòu)成，所述顆粒狀物的顆粒粒徑為10 50nm，其由金屬金或金 屬鉬或聚吡咯構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列，其特征是交替覆有不同材 料的層數(shù)為3 6層。
3.—種權(quán)利要求1所述二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列的制備方法，包括將由球直徑 為200 IOOOOnm的聚苯乙烯膠體球構(gòu)成的單層膠體晶體模板置于導(dǎo)電襯底上，以及電解 液的配制，其特征在于完成步驟如下步驟1，將其上帶有單層膠體晶體模板的導(dǎo)電襯底置于壓力為5 10 下離子濺射沉 積金膜，得到金膜壁陣列；步驟2，先將其上附有金膜壁陣列的導(dǎo)電襯底置于電解液中，以其作為工作電極，于沉 積電流密度為-1. 0 1. OmA/cm2下采用三電極法電沉積IOs 3h，得到單層復(fù)合體陣列， 再將單層復(fù)合體陣列一次以上的置于不同的電解液中，于同樣的工藝條件下進行電沉積， 得到多層復(fù)合體陣列；步驟3，將多層復(fù)合體陣列置于二氯甲烷溶劑中去除聚苯乙烯膠體球，制得二維多殼層 空心球有序結(jié)構(gòu)陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列的制備方法，其特征是電解 液為金屬金電解液時，其由濃度為12g/L的氯金酸、5g/L的乙二胺四乙酸、160g/L的亞硫酸 鈉和30g/L的磷酸氫二鉀與水混合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列的制備方法，其特征是電解 液為金屬鉬電解液時，其由濃度為lg/L的氯鉬酸與5g/L的聚乙烯吡咯烷酮水相溶液混合 而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列的制備方法，其特征是電解 液為聚吡咯電解液時，其由濃度為0. IM的吡咯水相溶液與0. IM的十二烷基苯磺酸鈉水相 溶液混合而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列的制備方法，其特征是電沉 積時的溫度均為15 35°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列的制備方法，其特征是三電 極法電沉積時的對電極為石墨電極，參比電極為飽和甘汞電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列的制備方法，其特征是將單 層復(fù)合體陣列一次以上的置于不同的電解液中，于同樣的工藝條件下進行電沉積的次數(shù)為 2 5次。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列的制備方法，其特征是導(dǎo) 電襯底為導(dǎo)電玻璃，或?qū)щ娤鹉z，或單晶硅，或金屬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二維多殼層空心球有序結(jié)構(gòu)陣列及其制備方法。陣列為導(dǎo)電襯底上置有有序六方排列的單層空心球陣列，其中的空心球外直徑為230nm～10.7μm，外表面為粗糙面，空心球由金屬金內(nèi)壁和其上交替覆有兩層以上不同材料構(gòu)成，粗糙面由顆粒狀物構(gòu)成；方法為先對其上置有單層膠體晶體模板的導(dǎo)電襯底進行離子濺射沉積金膜，再將附有金膜壁陣列的導(dǎo)電襯底置于電解液中，于沉積電流密度為-1.0～1.0mA/cm2下電沉積10s～3h得到單層復(fù)合體陣列，之后，先將單層復(fù)合體陣列一次以上的置于不同的電解液中，于同樣的工藝條件下進行電沉積后，再將其置于二氯甲烷溶劑中去除聚苯乙烯膠體球，制得產(chǎn)物。它可廣泛用于藥物工程、化妝品、生物科技、光催化及光子器件等領(lǐng)域。
文檔編號B81B7/04GK102126703SQ201010046550
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者劉廣強, 呂方景, 段國韜, 羅媛媛, 蔡偉平 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院