[發明專利]一種微納功能材料生長方法及其量子點電池應用

有效

• 申請號: 201410053141.X
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103818875B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 吳以治;許小亮
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B82Y40/00;H01G9/20
• 代理公司: 北京維澳專利代理有限公司11252
• 代理人: 王立民,吉海蓮

1.一種微納功能材料生長方法，其特征在于，該方法是利用氣體和液體交界面附近一層液膜的特殊生長動力學，完美地合成出立體化和分級結構的納米材料。

2.根據權利要求1所述的微納功能材料生長方法，其特征在于，所述特殊生長動力學包括毛細作用、對流、溫度梯度、冷卻速度和活潑的化學鍵。

3.根據權利要求1所述的微納功能材料生長方法，其特征在于，所述特殊生長動力學的實現包括以下具體步驟：

（1）將納米材料營養液放入密閉容器，使密閉容器中具有液相和氣相；

（2）起始階段控制納米材料營養液和生長基底在密閉容器中的生長環境，該環境中的氣相和液相的溫度和壓強不同；

（3）生長中期控制密閉容器中氣體的泄露速率，通過使密閉容器中的氣體慢慢泄漏，而容器內的液體持續汽化補充泄露的氣體，逐漸趨向平衡；這樣，容器內的液體就會因汽化而變少，進而使生長容器內的液面緩慢下降；

（4）當密閉容器內的熱力學系統實現動態平衡后，由于晶體的擇優取向生長特性，該階段生長的納米材料與前期生長的并無太大區別；隨后納米功能材料繼續生長，直至液面降至生長基底附近時，由于“氣液”界面處特殊的生長動力學，在前期生長的納米材料的擇優生長面上形成漸變層，在此基礎上，納米材料繼續生長；已生長的納米材料在靠近液面處架構的液膜對納米材料施加了毛細作用力；最終形成了完美的陣列式的分級結構的納米功能材料。

4.根據權利要求3所述的微納功能材料生長方法，其特征在于，步驟（2）中所述起始階段液相的溫度為50～250℃、壓強為100-1500Pa；氣相的溫度為150～300℃、氣壓為100100Pa-23MPa；該階段的反應時間為1-6h。

5.根據權利要求1所述的微納功能材料生長方法，其特征在于，所述微納功能材料生長方法包括以下具體步驟：

（1）清洗基底，按標準的程序清洗基底；

（2）制備一定厚度籽晶層；

（3）對生長基底進行高溫退火，退火溫度一般為200～900℃；

（4）配置生長納米材料所用的營養液；

（5）將帶有籽晶層的生長基底放入密閉容器中，進行特殊生長動力學生長；

（6）取出生長基底，用去離子水涮洗直至干凈，然后在室溫下干燥。

6.權利要求1～5任意一項所述方法制備的納米材料。

7.根據權利要求6所述的微納功能材料，其特征在于，所述納米材料為上下式分級結構。

8.一種量子點敏化太陽能電池，其特征在于，該電池是由權利要求6或7所述納米材料制備。

9.權利要求6或7所述納米材料在新能源、紅外隱身、光催化或生物技術領域中的應用。

10.一種基于熱液法生長納米材料的多功能裝置，其特征在于，該裝置包括密閉容器，加熱裝置，和信號顯示設備，

所述密閉容器由容器底、容器壁和容器蓋組成，所述容器壁與容器底固定連接，所述容器蓋與所述容器壁螺紋連接，所述容器蓋上固定設有控制容器內泄氣用的閥門，所述密閉容器分為上、下兩部分，上部分為氣相區、下部分為液相區，所述氣相區的容器壁上設有上溫度探測器和上氣壓探測器，所述液相區的容器壁上設有下溫度探測器和下壓強探測器；

所述加熱裝置用于對密閉容器進行加熱，所述信號顯示設備與所述上溫度探測器、上氣壓探測器、下溫度探測器和下壓強探測器電連接。