[發明專利]一種納米氧化鋅與發光有機物的復合物及其制備方法

有效

• 申請號: 200910234038.4
• 申請日: 2009-11-18
• 公開（公告）號: CN101717631A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 石乃恩;黃維;解令海;魏昂
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;H01L51/54
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種納米氧化鋅與發光有機物的復合物及其制備方法，屬于納米結 構表面修飾的技術。

背景技術

ZnO是一種直接寬帶隙半導體材料，室溫下的禁帶寬度為3.37eV(～385 nm)，激子束縛能高達60meV，比GaN(25meV)、ZnSe(22meV)高，能有效 工作于室溫(26meV)及更高溫度，而且光增益系數(300cm^-1)也明顯高于GaN (100cm^-1)。這使得ZnO成為在室溫或更高溫度下工作的短波長光電子器件的理 想材料。當其尺寸減小到納米級別時，由于量子限域效應，光電載流子被束縛而 形成很高的局域密度，使其低壓、短波特征更為明顯，并且容易實現短波光發射 和紫外激光發射。同時，納米ZnO表現出很強的界面效應，具有表面鋅空位和氧缺 陷，在半導體光電器件如發光二極管以及太陽能電池材料等的集成和微型化領域占 有重要的地位。

納米ZnO有很強的自組織生長能力，在穩定的制備條件下，氧化鋅能嚴格按 晶格排列外延生長，形成配比完整、成分單一的結構。很多方法都能實現納米ZnO 的自組織生長過程，如：熱蒸發沉積、分子束外延、脈沖激光沉積、催化化學氣 相沉積等。這些方法的共同特征是：原料經過高溫或高能離解過程，使其成為具 有較高能量的自由離子發生反應，然后隨著載氣流向低溫沉積區，到達襯底后仍 有較大活性，通過馳豫最大限度釋放能量使系統達到穩定狀態。近來，Wang?Z.L. 研究小組采用熱蒸發高純源化合物的方法，通過控制源化合物的比例、蒸發溫度、 沉積溫度、體系的壓力、載氣的流速等操作參數，成功地得到了各種特殊形態的 六方相ZnO納米結構(Wurtzite結構)，如：單晶納米帶(Nanobelts?or?Nanoribbons)、 納米梳或納米鋸、納米槳、納米環等。雖然利用ZnO的自組織生長行為，采用一 些方法已經成功地得到了形狀各異的ZnO納米結構，并相應的發現了一些新奇的 物理性質，如尺寸和維度決定的諧振器(Resonator)、場發射(Field-Emitting)、 熱導(Thermalconductivity)、壓電(Piezolectricity)等，但是目前所用合成方法大都需 要高溫或高能輔助，成本相對較高，也不利于大規模制備。同時，其他化學方 法如水熱合成法、微乳液法等所得氧化鋅產量較低。特殊形貌的納米氧化鋅，例 如相對具有更多缺陷的納米管狀氧化鋅難以低溫大規模制備，其性質也較少受到 關注。納米ZnO在氣體傳感、光伏器件等領域研究已甚為廣泛，但納米氧化鋅與 發光有機物復合后有機熒光發射增強的現象據我們所知還沒有報道。納米氧化鋅 與發光有機物的復合物可應用于熒光傳感、太陽能電池、有機發光二極管等領域。

發明內容

技術問題：本發明目的在于提供一種納米氧化鋅與發光有機物的復合物及其 制備方法，該復合物為氧化鋅短六棱柱狀納米管與包含熒光素基團的有機物的復合 物，首先在較低溫度下熱分解硝酸鋅固體得到氧化鋅短六棱柱狀納米管，然后與 發光有機物配位復合得到該復合物，經納米氧化鋅敏化的復合物有望成為很好的 太陽能電池材料以及發光二極管的原材料。

技術方案：本發明的納米氧化鋅與發光有機物的復合物是通過以下技術方案 加以實現的：該復合物是以氧化鋅短六棱柱狀納米管為主要組分，所添加的少量 復合組分為包含熒光素單元的發光有機物，添加組分的重量含量為氧化鋅的1％～ 20％之間。

本發明的氧化鋅短六棱柱狀納米管與發光有機物的復合物的制備方法為：將 所述的氧化鋅短六棱柱狀納米管與發光有機物的甲醇或乙醇溶液混合，超聲分散， 攪拌復合，離心，經乙醇洗滌即可得到氧化鋅短六棱柱狀納米管與發光有機物的 復合物。

所述的氧化鋅短六棱柱狀納米管是由硝酸鋅固體熱分解得到的：在十二胺和 十八碳烯中加入六水合硝酸鋅固體、去離子水或十六烷基三甲基溴化銨中的一種 或幾種，其中，十二胺與十八碳烯的質量比在2∶1～1∶2之間，十二胺、去離子 水、十六烷基三甲基溴化胺與六水合硝酸鋅的質量比分別在8∶1～1∶1、1∶4～1∶ 2以及3∶1000～6∶1000之間，混合以后加熱，再自然降至室溫，離心，經正庚 烷和乙醇反復洗滌，得到氧化鋅短六棱柱狀納米管。