[發明專利]將氧化鋅施加至基材的方法

無效

• 申請號: 201280056723.2
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN104169464A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: J·P·S·巴德亞爾;T·J·伍德
• 申請（專利權）人: 表面創新有限公司
• 主分類號: C23C18/18
• 分類號: C23C18/18;C23C18/16;C23C18/20;C23C18/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒雪梅;李進

發明領域

本發明涉及一種用于將氧化鋅涂料施加到基材的方法、一種由此類方法可得到的氧化鋅涂層、和一種包括基材和在該基材上的此類氧化鋅涂層的裝置。

發明背景

氧化鋅是一種具有纖鋅礦(六方密堆積)晶體結構和約3.3eV帶隙的透明半導體。它表現出許多期望的性能，包括紫外光吸收、光導性、光催化、光致潤濕性、壓電性、抗菌性能以及創傷愈合。這些發現在薄膜晶體管、染料敏化太陽能電池、動能采集器、液晶顯示器中的透明電極、防曬霜、織物保護和醫用敷料中的技術應用。氧化鋅經常用作薄膜，其已經通過RF濺射、化學氣相沉積，氣相擴散催化、噴霧熱解、電沉積、溶膠凝膠合成或脈沖激光沉積制備。

這些方法的固有局限性可以包括其對基材的依賴(如，傳導的要求或物理學穩固基材)，并且經常是苛刻加工條件(如高溫或氧化性的化學環境)。因此對于更通用的方法存在對形成氧化鋅表面強烈的需求，特別是著眼于面對未來采用施用于例如，耐用電子產品(纖維電子)的新興領域中該材料的多功能性。

氧化鋅的無電沉積具有潛在的吸引力，它在溫和的溫度下(低于50℃)進行，相對便宜，并且制備出高結晶膜。Izaki，M.等，J.Electrochem.Soc.，1997，144，L3和Shinagawa，T.等，Electrochim.Acta，2007，53，1170描述了硝酸鋅和二甲基氨基硼烷(DMAB)在水性條件下，在鈀(0)催化劑的存在下(其中，二甲基氨基硼烷還原了硝酸鹽)的反應。鈀(0)有效地催化了二甲基氨基硼烷的氧化：

(CH₃)₂NHBH₃+2H₂O→HBO₂+(CH₃)₂NH₂⁺+5H⁺+6e^-

導致相應硝酸根離子的還原(這會導致局部pH值升高)：

NO₃^-+H₂O+2e^-→NO₂^-+2OH^-。

根據接下來的酸堿反應，pH值的升高觸發了氧化鋅的增長。

Zn²⁺+2OH^-→ZnO+H₂O。

這是本發明的一個目的，它提供了一種通過無電沉積將氧化鋅涂料施加到基材的方法，該實施方案可以提高便利性和/或效率，通過該方法可以制備這樣的氧化鋅涂層，并且還可以提高它們的性能特征。

發明概述

根據本發明的第一方面，提供了一種用于將氧化鋅涂料施加到基材的方法，其包括以下步驟：

(i)將一種含氮芳香雜環官能化涂料施加到所述基材；

(ii)使所述含氮芳香雜環官能化涂料與包含鈀(II)和/或鉑(II)的試劑接觸，產生包含絡合的鈀(II)和/或鉑(II)的涂層；

(iii)將該涂層中絡合的鈀(II)和/或鉑(II)還原為鈀(0)和/或鉑(0)；和

(iv)在水性條件下在還原劑的存在下，使所述包含絡合的鈀(0)和/或鉑(0)的涂層與鋅鹽接觸，在所述基材上形成氧化鋅涂層。

在一個實施方案中，所述包含鈀(II)和/或鉑(II)的試劑是包含鈀(II)的試劑。

圖1示出本發明的一個實施方案的反應方案。

步驟(i)包括將含氮芳香雜環官能化涂料施加到基材。

步驟(i)可以是用含氮芳香雜環基團官能化固體表面的無溶劑方法。

在一個實施方案中，將含氮芳香雜環官能化涂料施加到所述基材的步驟(i)通過等離子體沉積進行。

等離子體化學沉積是官能化表面的既定技術。膜厚度可以容易控制，并且該過程無溶劑、保形以及獨立于基材，從而使得它非常適用于三維基材如紡織品。