[發明專利]一種FeS2納米管薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201510065495.0
• 申請日: 2015-02-09
• 公開（公告）號: CN104638067A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 汪牡丹;薛東鵬;陳陳旭;凌國平;方攸同;孟亮;劉嘉斌
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L31/20
• 分類號: H01L31/20;H01L31/0296
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司33100
• 代理人: 黃芳

1.一種FeS₂納米管薄膜的制備方法，包括以下步驟：

1）使用FTO導電玻璃作為基底，依次在丙酮、無水乙醇、去離子水中分別進行超聲波清洗15min,?將清洗好的基底干燥后備用；

2）將二水醋酸鋅溶于乙二醇甲醚和乙醇胺的混合溶液中，乙醇胺與鋅離子的摩爾比為1:1,將二水醋酸鋅、乙二醇甲醚和乙醇胺混合溶液在60℃下磁力攪拌至二水醋酸鋅溶解完全，形成均勻透明的種子層溶液；

3）室溫下將基底浸入種子層溶液，以200?mm/min的速度向上提拉鍍膜，80℃干燥鍍膜完成的基底，至少重復上述操作6次，在基底上形成至少6層鍍膜；在空氣氣氛中對具有鍍膜的基底進行350℃退火30min，從而在基底表面形成一層均勻的ZnO納米晶種子層；

4）配置硝酸鋅和六次甲基四胺的水溶液，硝酸鋅和六次甲基四胺的摩爾比為1:1,磁力攪拌該水溶液至硝酸鋅和六次甲基四胺溶解完全，得到均勻的前驅體溶液；

5）量取適量前驅體溶液，將前驅體溶液轉移至反應釜中，將具有ZnO納米晶種子層的基底浸泡于前驅體溶液中，將反應釜密封置于恒溫干燥箱中，使ZnO納米晶種子層生長成為ZnO納米棒陣列；反應后將反應釜自然冷卻至室溫，再將基底從反應釜取出，用去離子水洗滌基底并干燥，此時，基底表面具有均勻致密的ZnO納米棒陣列薄膜；

6）分別配置50mL聚二烯丙基二甲基氯化銨PDDA與NaCl的混合水溶液，及聚苯乙烯磺酸鈉PSS與NaCl的混合水溶液；

7）ZnO納米棒陣列進行改性處理，使ZnO納米棒的外表面覆蓋上均勻的一層負電荷層；

（7.1）將長有ZnO納米棒陣列的基底放到PDDA與NaCl混合水溶液中超聲振蕩1h，然后取出基底并用去離子重復洗滌；此時，ZnO納米棒表面包覆上帶正電的PDDA層，即FTO基底上覆蓋有帶正電的PDDA改性的ZnO納米棒陣列薄膜；

（7.2）將PDDA改性的ZnO納米棒陣列薄膜放到PSS與NaCl混合水溶液中超聲振蕩1h，在PDDA改性的ZnO納米棒表面包覆上帶負電的PSS層，即FTO基底上覆蓋有帶負電的PSS/PDDA改性的ZnO納米棒陣列；

8）配置濃度為0.005g/mL?的FeCl₃?水溶液，將上述制得的PSS/PDDA改性的ZnO納米棒陣列薄膜放在FeCl₃?水溶液中至少靜置30min；帶正電的Fe³⁺由于靜電作用被吸附到改性后的ZnO表面；同時，由于FeCl₃溶液中Fe³⁺存在水解反應，溶液顯酸性，使得ZnO納米棒會與H⁺反應溶解，從ZnO納米棒中心沿著徑向向外逐漸溶解；此時，FTO基底上覆蓋有Fe³⁺吸附的PSS/PDDA改性ZnO納米管陣列結構薄膜；

9）配置10mL?濃度為2g/L的NaBH₄水溶液，并逐滴滴加到上述FeCl₃?水溶液中；滴定過程完成后，取出覆蓋有中間產物薄膜的基底并用去離子和無水乙醇洗滌，去除殘留的離子，并于100℃空氣氛圍中干燥；此時，FTO基底上覆蓋有Fe₂O₃納米管陣列薄膜；Fe₂O₃納米管陣列薄膜為中間產物薄膜；

10）將Fe₂O₃納米管陣列薄膜和純度為99.5%的升華硫粉封裝于石英管中，封裝前抽真空至低于1????????????????????????????????????????????????10^-2Pa，并充氬氣反復置換5-8次；

8）封裝后的試樣在等溫爐中進行硫化處理，Fe₂O₃納米管陣列轉化為FeS₂納米管陣列，FTO基底表面覆蓋二硫化鐵（FeS₂）納米管陣列薄膜。

2.如權利要求1所述的FeS₂納米管薄膜的制備方法，其特征在于：步驟（1）中的基底的厚度為2.2?mm，電阻小于14Ω，透光率大于90%，導電層厚度為350?nm。

3.如權利要求2所述的FeS₂納米管薄膜的制備方法，其特征在于：步驟（2）所述的種子層溶液中乙酸鋅濃度為50ml乙二醇甲醚和乙醇胺的混合溶液中溶解0.05mol的乙酸鋅。