固态离子学法制备金纳米带及SERS应用
一、实验部分
（一）试剂与仪器
碘化铷（RbI)（分析纯，含量≥99.0%），碘化银（AgI)（分析纯，含量≥99.5%），R6G（分析纯，含量≥99.5%），金粉（99.99%)，R6G溶液采用去离子水配制。
实验采用ZHD-300型高真空电阻蒸发镀膜机蒸镀金电极和快离子导体薄膜，利用Keithley2400-C型源表控制生长金纳米带的外加电流。
（二）RbAg4I5快离子导体薄膜的制备
实验选取具有极高离子电导率的RbAg4I5薄膜传导金离子，制备该薄膜的膜料为AgI和RbI，按照8.5∶1.5的摩尔比混合并研磨5h。
选取尺寸为100mm×50mm的石英玻璃作为生长基底，依次用洗洁精和去离子水清洗干净并吹干。
蒸发舟选择钼舟，在真空度3.0×10—3Pa和基底温度85℃的条件下调整电流进行蒸镀，加热过程中先要用挡板将石英玻璃基底与蒸发源隔开；
当电流为50A时RbAg4I5熔化，保持一定时间待其混合均匀后移开挡板，继续增加电流使蒸发温度达到RbAg4I5的沸点并气化、沉积在基底上；
蒸镀结束后将石英玻璃基底温度升高至140℃使RbAg4I5薄膜晶化1小时，以提高RbAg4I5薄膜的金离子传导率。
（三）金纳米带的制备
图1为固态离子学法制备金纳米带的实验装置。如图1所示，固态离子学法制备金纳米带选取了清洁石英玻璃作为生长基底（图1（a））；利用高真空电阻蒸发镀膜机蒸镀金粉从而在基底两端沉积厚度约为1.5μm的金薄膜（图1（b））作为电极，由于阳极的金原子不断消耗。
因此设计阳极金薄膜的长度为40mm，阴极金薄膜的长度为10mm。利用高真空电阻蒸发镀膜机蒸镀RbAg4I5薄膜从而在整片基底沉积厚度约为700nm的快离子导体薄膜（图1（c））。
二、结果与讨论
（一）金纳米带的宏观形貌和微观形貌
由图2（a）可见，利用固态离子学法通过原子氧化－离子传输－离子还原的过程在基底的阴极边缘制备了宏观长度为3～7mm的金纳米带，绝大多数金纳米带的长度为3mm左右；少量的金纳米带长度由于“顶端优势”达到7mm。图2（b）和图2（c）表明固态离子学法制备了大量的带状纳米结构。
由图2（d）可见，制备的金纳米带的带宽分布范围为0.5~4.5μm，为了获得精确的金纳米带带宽的分布；使用ImageJ软件对25张放大倍数为3万倍的金纳米带SEM图谱进行统计并获得了金纳米带带宽尺寸分布图（图2（f））。
由图2（e）可见，纳米带表面均匀存在着大量的纳米颗粒，纳米颗粒的直径φ较小，仅为10~20nm，从而使得制备的纳米带具有很高的表面粗糙度。
通过计算得到纳米颗粒的总投影面积和金纳米带表面积的比值约为26.6%。金属材料本身单独并不能诱导出SERS现象，只有粗糙的纳米金属材料表面才能具有SERS效应。
实验制备的金纳米带表面存在着大量的纳米颗粒导致其表面粗糙度很高，可以用于SERS增强基底。
（二）金纳米带的化学成分
由图3可见，制备的金纳米带原子数分数x(Au)=100%，即纳米带表面并没有其他其他杂质和氧化物。
金纳米结构在制备过程中特别是液相合成法过程中是较易氧化的，金纳米结构的SERS效应随着其氧化程度的增加而降低。
实验是在高真空度（3.0×10—3Pa）环境中制备金纳米带，避免了氧气与金纳米带的接触，金纳米带制备完成立刻进行检测。
（三）金纳米带的SERS应用
由图4可见，外加电流为9μA时制备的金纳米带探测不同浓度的R6G时，对于10—17mol·L-1R6G溶液，没有检测出任何R6G的拉曼峰（蓝色曲线）；对于10—16mol·L-1R6G溶液，仅在1389,1520和1570cm-1位置（红色曲线）出现了R6G的本征拉曼峰，该峰分峰不明显，出现了包络现象；
制备的金纳米带SERS基底探测R6G溶液的极限浓度可以达到10—15mol·L-1，这一浓度远远低于以下三种金属纳米材料探测的R6G溶液的极限浓度；
分别是金纳米颗粒探测的1×10—6mol·L-1，铜纳米结构探测的1×10—12mol·L-1和平行于表面密集排列的银纳米竹节簇探测的1×10—13mol·L-1。
三、结论
文中利用固态离子学法选取RbAg4I5薄膜作为快离子导体薄膜，在9μA外加电流下制备了宏观长度为3～7mm的金纳米带；
制备的金纳米带的带宽分布范围为0.5~4.5μm，纳米带表面均匀分布着直径φ为10~20nm的纳米颗粒从而使得制备的纳米带具有很高的表面粗糙度；制备的金纳米带x(Au)=100%，金纳米带作为SERS基底探测R6G溶液的极限浓度可以达到10-15mol·L-1。
