[發明專利]一種鍍銀的蜂窩狀和棒狀氧化鋅納米陣列/石墨烯的復合薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710789562.2
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107519870A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 陳東進
• 申請（專利權）人: 東莞市聯洲知識產權運營管理有限公司
• 主分類號: B01J23/50
• 分類號: B01J23/50;B01J23/06;B01J35/04;C23C14/08;C23C14/18;C23C14/35;C23C14/58;H01L31/0296;H01L31/0352;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 連平

技術領域

本發明屬于氧化鋅納米陣列材料技術領域，具體涉及一種鍍銀的蜂窩狀和棒狀氧化鋅納米陣列/石墨烯的復合薄膜及其制備方法。

背景技術

氧化鋅是II-VI族半導體,熔點是1975℃，氧化鋅具有非對稱性晶體結構的極性晶體，屬于六角晶系,氧化鋅晶體結構示是由氧的六角密堆積套構鋅的六角密堆積組成，還含有6個非極性面，兩端的極性面構成一個電偶極矩使得極性面的表面能高于其他非極性面的表面能，因此極性面的狀態都比非極性面不穩定，因此，氧化鋅的室溫下能帶帶隙為3.37eV，激子束縛能高達60mV，遠高于其他禁帶半導體材料，因此氧化鋅的激子在室溫下可以穩定存在，具有較高的光學增益、能量轉換效率以及高的光響應特性，且鋅的來源豐富，對環境無污染，因此在半導體、光電應用等領域有廣闊的應用前景。

氧化鋅具有豐富的納米形態，通過熱蒸發、分子束外延、脈沖激光沉積、電化學沉積、溶膠-凝膠、水熱合成，溶劑熱合成、直接沉降等方法形成管狀、螺旋狀、陣列狀、環狀、十字狀、顆粒狀等形態，其中氧化鋅的納米陣列因具有良好的電子傳輸性能和壓電性能研究較多。中國專利CN 101824613B公開的一種在氧化鋅鋁導電薄膜上生長氧化鋅納米陣列的方法，將二水合醋酸鋅、單乙醇胺和去離子水溶解于乙二醇甲醚中，再將六水合氯化鋁溶解加入其中，混合均勻，恒溫攪拌得到溶膠，利用旋涂工藝沉積在ITO玻璃片上，烘干退火得到氧化鋅鋁籽晶層，將氧化鋅鋁籽晶層倒置于含有六水合硝酸鋅和氫氧化鈉水溶液中，密封加熱水熱反應，得到產品，該制備方法將溶膠凝膠技術與水熱合成相結合，提高產品的導電性能和在光伏器件中的應用。中國專利CN105271361B公開的一種樹枝狀氧化鋅納米線陣列的制備方法，采用原子層沉積工藝在基底表面沉積一層氧化鋅種子層，將基底浸沒于含硝酸鋅、六亞甲基四胺和聚醚酰亞胺的前驅體水溶液中，密封加熱水熱反應生長氧化鋅納米鋅陣列，再采用原子層沉積工藝在含氧化鋅納米鋅陣列的基底表面沉積一層氧化鋅種子層，再浸沒重復水熱反應，得到樹枝狀的氧化鋅納米線陣列。該方法將原子層沉積技術與水熱合成結合，可保證在非平整的表面均勻沉積氧化鋅種子層，有利于形成含完整均勻枝杈的樹枝結構，提高氣體敏感性能。由上述現有技術可知，通過將水熱合成技術與其他技術相結合可制備得到特殊結構的氧化鋅納米陣列。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種鍍銀的蜂窩狀和棒狀氧化鋅納米陣列/石墨烯的復合薄膜及其制備方法，以清洗的鋁箔作為基底，從下到上依次旋涂石墨烯涂層、射頻磁控法和水熱合成含蜂窩狀和棒狀的氧化鋅納米墻陣列、射頻磁控鍍銀層，制備得到的復合薄膜含有蜂窩狀和棒狀氧化鋅納米陣列，并且在氧化鋅納米陣列的上下包覆石墨烯涂層和鍍銀涂層，提高了復合薄膜的導電性能，進一步提高復合薄膜的光催化和光電轉換性能。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種鍍銀的蜂窩狀和棒狀氧化鋅納米陣列/石墨烯的復合薄膜，所述鍍銀的蜂窩狀和棒狀氧化鋅納米陣列/石墨烯的復合薄膜的結構從下到上依次為鋁箔基底、石墨烯涂層、含蜂窩狀和棒狀的氧化鋅納米墻陣列和鍍銀層，所述石墨烯涂層通過旋涂和退火還原制備，含蜂窩狀和棒狀的氧化鋅納米墻陣列通過射頻磁控法和水熱合成制備，鍍銀層通過射頻磁控法制備。

本發明還提供一種鍍銀的蜂窩狀和棒狀氧化鋅納米陣列/石墨烯的復合薄膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)將清洗的鋁箔基底表面旋涂氧化石墨烯涂層，真空干燥，得到涂覆氧化石墨烯的基底；

(2)將步驟(1)制備的涂覆氧化石墨烯的基底置于射頻磁控裝置中，以氧氣和氬氣為反應氣體，在0.5-1.2Pa下，濺射，得到鍍有種子層的基底；

(3)將步驟(2)制備的鍍有種子層的基底置于硝酸鋅和六亞甲基四胺的混合溶液中，滴加十二烷基硫醇，密封，在90-100℃下進行水熱反應1-6h，得到含蜂窩狀和棒狀的氧化鋅納米墻陣列的基底；

(4)將步驟(3)制備的含蜂窩狀和棒狀氧化鋅納米墻陣列的基底在氬氣氛圍下，進行直流濺射鍍銀，退火還原，得到鍍銀的蜂窩狀和棒狀氧化鋅納米陣列/石墨烯的復合薄膜。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(1)中，真空干燥的溫度為60-100℃，時間為1-2h。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(2)中，氧氣的流量為5-50SCCM，氬氣的流量為5-50SCCM，濺射的功率為30-100W，時間為1-10min。

作為上述技術方案的優選，所述步驟(3)中，硝酸鋅和六亞甲基四胺的混合溶液中硝酸鋅和六亞甲基四胺的摩爾比為1:1。