[發明專利]一種硫化鎳納米線陣列的制備方法

無效

• 申請號: 200910227364.2
• 申請日: 2009-12-08
• 公開（公告）號: CN101736377A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 程亮;田永濤;趙曉峰;賈天世;徐玉睿;王文闖;李新建
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C25D7/12
• 分類號: C25D7/12
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

技術領域

本發明屬于硫化物半導體納米材料的制備技術領域，特別涉及了一種硫化鎳納米線陣列的制備方法。

背景技術

半導體納米結構對光電子器件的微小化有重要的意義。近年來隨著納米材料研究的深入，越來越多的研究集中在半導體納米結構，尤其是化合物半導體納米結構，諸如具有光檢測性能的氧化鋅納米線結陣列等。那么半導體納米結構的合成就是首要的任務，電化學合成是最簡單、低廉方法。到目前為止，電化學法只能合成有限種類的化合物半導體納米結構，不利于半導體納米結構的器件化和廣泛應用。迄今為止，還未見有電化學方法合成化合物硫化鎳半導體納米結構的相關報道。

發明內容

為克服現有技術中存在的不足之處，本發明的目的旨在提供一種硫化鎳納米線陣列的制備方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種硫化鎳(NiS)納米線陣列的制備方法：首先以多孔氧化鋁為模板，在其上電化學沉積硫化鋅(ZnS)納米線陣列，之后將含有ZnS納米線陣列的多孔氧化鋁模板置于由硫酸鎳(NiSO₄)鹽和硼酸(H₃BO₃)加水配制的電沉積溶液中，電沉積溶液中NiSO₄鹽濃度為0.5～0.6mol/L、H₃BO₃濃度為0.45～0.52mol/L，以含有ZnS納米線陣列的多孔氧化鋁模板為陰極，以石墨片為陽極，室溫下加以直流-4.0～-2.0V的電壓通過電化學置換反應獲得含有NiS納米線陣列的多孔氧化鋁模板。

進一步，為獲取單一的NiS納米線陣列，在獲得含有NiS納米線陣列的多孔氧化鋁模板之后，溶去多孔氧化鋁模板即獲得NiS納米線陣列。本發明中，采用本領域技術人員常規技術溶去多孔氧化鋁模板，比如利用氫氧化鈉溶液溶去多孔氧化鋁模板。

再進一步，所述硫酸鎳鹽為無水硫酸鎳(無水NiSO₄)、七水合硫酸鎳(NiSO₄·7H₂O)或其組合。

較好地，陰陽兩極間距優選50～80cm。

本發明電化學置換反應時間長短主要在于保證ZnS納米線陣列被NiS納米線陣列置換完全，無非時間長了能夠置換完全，時間短了殘留有ZnS納米線陣列，本領域技術人員通過有限次試驗可以很容易確定“ZnS納米線陣列置換完全”所需時間，本發明中置換反應時間優選5～8h。

本發明中，以多孔氧化鋁為模板，在其上電化學沉積ZnS納米線陣列屬于現有技術(相關文獻有1、艾漢華，萬淼，任璐，段金霞，黃新堂.發光學報.多孔氧化鋁模板制備ZnS納米線陣列及其光致發光譜.第26卷第5期，631～634；2、中國專利，申請號“200610130327.6”，發明名稱“一種直徑可控的硫化物半導體納米線陣列的制備方法”)，但本發明中可具體按以下步驟操作：

(1)、制備孔徑均勻的多孔氧化鋁模板

把高純鋁片(純度99.999％)置于0.3mol/L的草酸溶液中，并通以直流40V陽極氧化4小時，再將其置于由重量比5％的磷酸和1.8％的鉻酸配制的混合液中溶去氧化膜，再在前述同樣的條件下氧化4小時，取出后放在0.1mol/L的磷酸溶液中浸泡25分鐘，用去離子水清洗、干燥后即獲得孔徑均勻的多孔氧化鋁模板；

(2)、電沉積ZnS納米線陣列

將步驟(1)中制備的多孔氧化鋁模板表面鍍金屬膜(金、銀、或銅)，再將其置于由ZnCl₂?7.5g/L和S?6.1g/L配制的二甲基亞砜(DMSO)溶液中，以金屬膜為陰極，石墨片為陽極，加以直流-1.8V的電壓，120℃沉積即獲得含有ZnS納米線陣列的多孔氧化鋁模板。

本發明設計了一種新的方法，其原理主要在于先電化學合成目前容易合成的化合物半導體納米結構，然后在電化學環境下置換需要的元素，構成需要合成的化合物半導體納米結構。

相對于現有的電化學合成化合物半導體納米結構技術，本發明的有益效果在于：現有的電化學合成法只能合成有限種類的半導體材料，本發明通過電化學置換反應能夠合成更多種類的化合物半導體，拓展了電化學法在化合物半導體的應用，并且方法簡單，成本低廉，有助于化合物半導體納米結構的器件化和廣泛應用。

附圖說明

圖1：實施例1所得ZnS納米結構的掃描電鏡照片；

圖2：實施例1所得ZnS納米結構的X-射線能量散射圖譜；

圖3：實施例1中電化學置換反應后獲得納米結構的掃描電鏡照片；