自支撑金纳米薄膜的SEM形貌
金的体材料具有良好的化学稳定性和导电性,因而是一些高性能电子器件电极或导电衬底的首选材料。具有纳米结构的金表现出不同于体材料的特性,近年来在催化、传感、场发射等领域引起广泛关注。金纳米薄膜通常采用蒸镀或磁控溅射等沉积技术进行制备,薄膜与衬底间一般具有良好的结合,相关物性也得到了比较深入的研究。但对于如何制备自支撑的金纳米薄膜并研究其物性,尚未见到报道。
有研究通过水热技术制备了一种新的硅微米(纳米结构复合体系——硅纳米孔柱阵列(silicon nanoporous pillar array, Si-NPA),并对其表面形貌和结构特性进行了表征,阐明了Si-NPA所具有的三重结构层次,即微米尺度上规则排列的硅柱阵列、硅柱表面的纳米孔以及组成孔壁的硅纳米晶粒。
郑州大学物理工程学院富笑男等人以一种新的硅纳米孔柱阵列作为还原性衬底,采用浸渍技术制备出一种自支撑的金纳米薄膜,并对其表面形貌和结构进行了表征。实验表明,金纳米薄膜的制备过程是一个自终止过程。当硅纳米孔柱阵列被耗尽后,浸渍溶液中Au3+的还原反应将自行终止;同时,所形成的金纳米薄膜自动与衬底脱离并成为一种自支撑薄膜。薄膜的形成机理被归因于硅纳米孔柱阵列所具有的高的表面活性和还原性。用能量弥散X射线谱对薄膜表面化学成分分析的结果表明,如此制备的金纳米薄膜具有很强的氮吸附和氮储存能力。这一特性有可能在气体传感器、空气分离和氮纯化以及氮化合物的膜合成器等技术领域得到应用。