[發明專利]一種在有機柔性基片上制備可調控直徑和高度的氧化鋅納米線/管陣列的方法

無效

• 申請號: 201210589529.2
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103060909A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 沙俊
• 申請（專利權）人: 蘇州汶顥芯片科技有限公司
• 主分類號: C30B29/16
• 分類號: C30B29/16;C30B29/62;C30B30/02;C23C16/40;C25D9/04
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1.一種在有機柔性基片上制備可調控直徑和高度的氧化鋅(ZnO)納米線/管陣列的方法，其特征在于該制備方法首先采用噴霧熱分解法在有機柔性基片上制備ZnO種子層薄膜，再將ZnO種子層薄膜在氯化鋅溶液里用電化學方法沉積得到高度取向的ZnO納米線。最后，通過將ZnO納米線陣列浸泡在KCl溶液里刻蝕，可得到ZnO納米管陣列。

2.按權利要求1所述的一種在有機柔性基片上制備可調控直徑和高度的氧化鋅(ZnO)納米線/管陣列的方法，其特征在于，制備方法包括如下步驟：

①采用噴霧熱分解法在有機柔性基片上制備ZnO種子薄膜，采用以下步驟：

1)在恒溫60-80℃下，將有機柔性基片基板依次在三氯乙烯(C₂HCl₃)、丙酮(CH₃COCH₃)、異丙醇(CH₃CH(OH)CH)溶劑里進行超聲清洗10-25min，然后用超純水沖洗干凈，最后用氮氣吹干。

2)將濃度為0.1-0.5M的醋酸鋅和0.01-0.05M的醋酸(醋酸鋅和醋酸摩爾比10∶1)依次溶解在乙醇與蒸餾水的混液里(1∶3，v/v)，充分混合均勻后，配制成ZnO種子層前驅體溶液。

3)將干凈的有機柔性基片放置在電加熱板上，溫度加熱至350-400℃時開始噴射霧狀種子層前驅體溶液，噴霧時間為2-5min，得到厚度為20-50nm的ZnO種子層。

4)將附著有ZnO種子層的有機柔性基片放入管式爐內，在350-400℃下加熱處理45-60min，制備成ZnO種子層薄膜。

②在氯化鋅溶液里用電化學方法沉積制備高度取向的ZnO納米線陣列，采用以下步驟：

1)采用標準三電極的電沉積系統，噴涂有ZnO種子層薄膜的有機柔性基片作為工作電極，鉑絲電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電極。2)配置ZnO納米線電沉積溶液，1-5x10^-4M的ZnCl2為電沉積前驅物，0.1-3.4M的KCl為支持電解質。

3)在電沉積開始前，溶液在70-80℃恒溫下，通氧氣10-20min。在電沉積過程中，一直對溶液做鼓泡通氧處理。

4)對工作電極施加-1V?vs飽和甘汞電極，沉積電量Q為2.5-50C/cm²，當Q超過設定值時，儀器自動停止工作。

5)取出樣品，用去離子水沖洗干凈后，用氮氣吹干，制成ZnO納米線陣列。

③將ZnO納米線陣列浸在KCl溶液里刻蝕制備高度取向的ZnO納米管陣列，采用以下步驟：

1)將制得的ZnO納米線陣列放入濃度為2-3.4M的KCl溶液中，在70-80℃恒溫下，刻蝕2-3小時。

2)取出樣品，用去離子水沖洗干凈后，用氮氣吹干，制成ZnO納米管陣列。

3.按權利要求1或2所述的一種在有機柔性基片上制備可調控直徑和高度的氧化鋅納米線/管陣列的方法，其特征在于，可同時獲得ZnO納米線陣列和ZnO納米管陣列。

4.按權利要求1或2所述的一種在有機柔性基片上制備可調控直徑和高度的氧化鋅納米線/管陣列的方法，其特征在于，ZnO種子層薄膜由噴霧熱解法制得，制作方法快捷，薄膜與有機柔性基片的附著力強，結晶度高。

5.按權利要求1或2所述的一種在有機柔性基片上制備可調控直徑和高度的氧化鋅納米線/管陣列的方法，其特征在于，ZnO納米線的高度由電量Q調控；ZnO納米線的直徑由KCl，ZnCl₂的濃度來調控。

6.按權利要求1或2所述的一種在有機柔性基片上制備可調控直徑和高度的氧化鋅納米線/管陣列的方法，其特征在于，ZnO納米管的管壁厚度由ZnO納米線在刻蝕液中的刻蝕時間決定。

7.按權利要求1或2所述的一種在有機柔性基片上制備可調控直徑和高度的氧化鋅納米線/管陣列的方法，其特征在于，電沉積方法制備ZnO納米線和ZnO納米管的操作簡單，合成時間短，能量消耗低，產量較高。

8.按權利要求1或2所述的一種在有機柔性基片上制備可調控直徑和高度的氧化鋅納米線/管陣列的方法，其特征在于，制備的ZnO納米線和納米管是由ZnO納米晶組成，具有良好的光學和電學性能，可廣泛應用于納米晶太陽能電池、納米傳感器等領域。