[發(fā)明專利]SnO2納米棒有序陣列納米材料的合成及其應用

無效

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• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN103183376A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設計）人: 趙鶴云;蔣秋萍;李躍華
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02;G01N33/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域：

本發(fā)明涉及一種無支撐自立SnO₂納米棒有序陣列納米材料的合成及其應用，屬材料技術領域。

背景技術：

自從1991年S.Iijima在高分辨透射電鏡(HRTEM)下發(fā)現(xiàn)碳納米管(NTs)以來，以它特有的電學、化學和力學性質以及獨特的一維臂狀分子結構和在未來高科技領域中所具有的許多潛在的應用價值，迅速成為材料科學、化學及物理等領域的研究重點。隨著研究的不斷深入，各種新穎的一維納米材料如納米線、納米棒、納米帶、納米管、納米同軸電纜、納米異質結、多級納米線或管、納米環(huán)、納米絲等相繼發(fā)現(xiàn)。由于材料維度的降低和結構特征尺寸的減小，納米棒、納米線等一維納米材料具有顯著的表面和界面效應、小尺寸效應和量子尺寸效應等，使其呈現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的新奇獨特的電、磁、光、熱等物理和化學特性，它們在光電材料、復合材料、傳感器、催化劑等方面有廣闊的應用前景。2001年M.H.?Huang等人首先在《Science》上報道高定向的ZnO納米棒一維納米有序陣列具有優(yōu)異的紫外光發(fā)射特性，在室溫下可作為紫外光發(fā)生器來代替藍光激光器，使人們認識到要讓這些一維納米材料走向器件應用的關鍵是使之在大范圍內構筑成為高度有序的一維納米有序陣列結構。因此，制備取向性一致的一維納米有序陣列體系成為各國科學家研究的焦點，引起了國際上的廣泛關注，大量的研究隨之快投入其中。而與量子點和量子阱相比，一維納米有序陣列結構研究的發(fā)展較為緩慢，主要的困難在于如何制備具有精確可控的維度、形貌、相純度和化學成分的一維納米有序結構。

SnO₂是一種重要的n?型半導體材料，其用途十分廣泛，可用作催化劑和化工原料，可用于導電材料，傳感元件材料、半導體元件材料、電極材料及太陽能電池材料，薄膜電阻器，光電子器件等領域。SnO₂納米線、納米帶、納米管、納米棒等一維納米材料具有高的比表面積，具有較好的表面吸附特性和表面活性，使其表現(xiàn)出較好的導電性、氣體敏感、氧化還原等特性。然而這些一維納米材料的松散、無序性難以構建納米器件、發(fā)揮其性能優(yōu)勢。一維納米有序陣列可在多種器件上進行應用。例如，當將一維納米有序陣列用于光伏器件時，這些結構可以增加電荷生成層與電荷傳遞層之間的界面面積，提高提取電荷的效率，從而提高其光電轉換率。構建納米材料器件是發(fā)揮其性能優(yōu)勢的重要途徑，在大范圍內構筑成高度有序的納米有序陣列結構是一維納米材料走向器件應用的關鍵。?

目前，人們已通過各種化學、電化學及物理的方法制備出具有高定向和各種形貌的SnO₂納米棒、納米管等一維納米有序陣列，如催化劑輔助氣相-液相-固相外延生長法、金屬有機化學氣相沉積法（CVD）、激光濺射沉積法、熱蒸發(fā)氧化法（TE）等。然而這些方法中多以昂貴的藍寶石為固體基底，以貴金屬金等為催化劑，需要貴重的儀器設備和及嚴格的實驗條件和復雜的實驗程序。而濕化學法由于其設備簡單、操作容易、成本低及有利于大規(guī)模使用等特點，越來越受到人們的青睞。因具有操作比較簡單，而且易于控制及低成本，并且在密閉體系中可以有效地防止有毒物質的揮發(fā)和制備對空氣敏感的前驅體等優(yōu)點，因此水熱合成方法制備SnO₂一維納米有序陣列更方便和更經濟，水熱合成是一種制備SnO₂一維納米有序陣列材料的重要技術。但是，用水熱法制備SnO₂一維納米有序陣列，通常都要在前驅體溶液中加入表面活性劑、預沉積SnO₂種籽層和各種材料的基底層、或在反應過程中添加催化劑等輔助條件，以于基底層上生長SnO₂一維納米有序陣列，相比較而言實驗程序還是較為復雜。因此，研究不使用表面活性劑、預沉積SnO₂種籽層和基底層、或添加催化劑等輔助條件和工序，通過調節(jié)水熱反應前驅體溶液體系的熱力學性質，利用晶體結構本征各向異性和水熱反應的特點，合成無支撐自立的SnO₂一維納米有序陣列納米材料的水熱合成技術及SnO₂一維納米有序陣列納米材料的應用，具有重要的實際應用價值。?

發(fā)明內容：