[發明專利]在多結構高分子表面制備ZnO 陣列的方法

有效

• 申請號: 201310310268.0
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN103408060A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 王磊;鄭詠梅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

技術領域

本發明屬于界面化學領域，具體涉及一種在多結構高分子表面上制備ZnO陣列的方法。?

背景技術

高分子材料表面制備ZnO納米陣列的方法有很多，主要包括：CVD、PVD、sol-gel、電子束刻蝕等方法。但是這些制備方法有的需要貴重的儀器、苛刻的實驗條件，有的需要催化劑。很少有一種實驗方法，可以同時解決在高分子球和纖維上生長ZnO陣列的問題。近年來，一些文獻中提到了在高分子表面制備ZnO納米棒。例如，王中林通過濕化學合成的方法，在高分子基底上制備了ZnO納米線。但是在這個制備過程中，需要電子束刻蝕技術，而且需要控制的參數也比較多，這就有可能對實驗的重復性帶來一定的影響。磁控濺射技術是一種非常成熟的制備ZnO陣列的方法，但是它對于基底的要求有嚴格的條件限制。?

發明內容

針對當前在高分子基底上制備規則ZnO陣列方法所存在的問題，本發明提供一種全新的制備技術。目的是通過這種制備技術，去解決在微米球、纖維表面制備規則陣列結構的問題，從而為超疏水、防冰、集水領域提供更好的基底材料。在多結構高分子表面制備ZnO納米陣列的方法中，如果要做到規則和高重復性，大都需要高級的儀器（例如，CVD、PVD或磁控濺射），而且對實驗條件的要求也非常苛刻。本發明通過簡單的實驗條件，低成本和短周期地在高分子表面制備ZnO納米陣列，重復性能達到100%。?

本發明中解決了ZnO和高分子表面的結合問題，實現了良好的實驗重復性，本發明提供的在多結構高分子表面上制備ZnO陣列的方法包括如下步驟：?

第一步，緩沖材料的制備：?

將石墨和醋酸鋅溶液(濃度0.1-3g/L)進行混合，得到混合溶液；混合時保證醋酸鋅溶液可以完全浸沒含石墨材料，這樣可以在含有石墨材料的表面吸附有醋酸鋅。混合溶液干燥后，置于馬弗爐內300-400℃高溫煅燒并保溫1小時。取出后，制備成納米級粉末。所述混合溶液中石墨與醋酸鋅的質量比為3:1～10:1。所述含有石墨的材料在使用之前先用無水乙醇進行清洗一小時以上。?

第二步，基底材料表面的修飾：?

將所需要生長ZnO的基底材料與緩沖材料進行混合均勻，基底表面即得到了修飾。所述基底材料與緩沖材料的質量比為2:1～20:1。所述的基底材料選取高分子微米球（PVDF或?PMMA等）、纖維（尼龍纖維或者碳纖維）或者海綿。?

第三步，ZnO陣列的生長：?

將修飾好的基底材料放入到反應釜內，加入含有Zn²⁺的生長液，在85～90℃條件下保溫反應10～12小時。待反應釜冷卻后取出，材料表面長滿規則的ZnO陣列。?

所述的含有Zn²⁺的生長液為硝酸鋅或醋酸鋅。?

本發明的優點在于：?

1、本發明提供了一種簡單、低成本的規則ZnO陣列的制備方法。例如，實驗可靠的重復性，就足以說明這種方法的可行性；?

2、本發明解決了高分子和無機ZnO材料的結合問題，可以在多種高分子材料表面實現制備；?

3、本發明可以實現大面積制備具有微納米結構的表面，可以實現大規模生產；?

4、本發明對實驗條件要求寬松，自來水可以代替去離子水來完成實驗，為大規模生產提供了條件；?

5、本發明的制備周期短，可以實現大規模生產。?

附圖說明

圖1a為PVDF表面ZnO陣列結構在低倍電鏡下的微觀結構圖；?

圖1b為PVDF表面ZnO陣列結構在高倍電鏡下的微觀結構圖；?

圖2a為PMMA表面ZnO陣列結構在低倍電鏡下的微觀結構圖；?

圖2b為PMMA表面ZnO陣列結構在高倍電鏡下的微觀結構圖；?

圖3a為碳纖維表面ZnO陣列結構在低倍電鏡下的微觀結構圖；?

圖3b為碳纖維表面ZnO陣列結構在高倍電鏡下的微觀結構圖；?

圖4a為尼龍表面ZnO陣列結構在低倍電鏡下的微觀結構圖；?

圖4b為尼龍表面ZnO陣列結構在高倍電鏡下的微觀結構圖；?

圖5a為海綿表面ZnO陣列結構在低倍電鏡下的微觀結構圖；?

圖5b為海綿表面ZnO陣列結構在高倍電鏡下的微觀結構圖。?

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。?

本發明在高分子微米球（PVDF、PMMA）和纖維（尼龍、碳纖維），以及海綿表面制備ZnO陣列結構，下面通過實施例具體說明應用本發明提供的方法在多結構高分子表面制備ZnO陣列。?