[發明專利]膠體ZnO/Au復合納米材料的制備方法

在審

• 申請號: 201910487564.5
• 申請日: 2019-06-05
• 公開（公告）號: CN110339835A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 范寶路;昝程少;范明輝;李林凱;尚義
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: B01J23/66
• 分類號: B01J23/66;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 廖娜

本發明涉及半導體/金屬復合納米材料的制備領域，公開了一種膠體ZnO/Au復合納米材料的制備方法，ZnO/Au復合納米材料的合成過程是典型的晶種調制生長的過程。首先，運用自下而上的膠體合成方法制備出單分散性的Au納米顆粒；其次，單分散性的Au納米顆粒作為晶種加入到醋酸鋅、油胺和十二烷醇的混合溶液中；磁力攪拌下，對混合溶液進行熱處理得到膠體溶液；獲得的產物用無水乙醇清洗，重新分散在己烷中，得到單分散性的膠體ZnO/Au復合納米材料。本方法制備的膠體ZnO/Au復合納米材料具有良好的分散性以及優異的光催化性能。

技術領域

本發明涉及復合納米材料的制備領域，特別涉及一種膠體ZnO/Au復合納米材料的制備方法。

背景技術

進入21世紀，隨著納米科學技術的迅速發展，新型復合多功能納米材料開始受到人們的普遍關注。人們通過對材料的尺寸、組分、形態、表面結構的控制不僅可以實現材料能帶結構的裁剪，而且可以改變材料的光學性質、磁學性質以及載流子的輸運特性。通過采用自上而下的制造方法將金屬觸點集成在半導體器件上，在這樣的體系中，界面區域相對于整個系統小的多，每個組分通常保持其原始特性。然而，運用自下而上的制備方法把半導體晶體和金屬納米顆粒組裝成統一的納米體系，在這樣的體系中，金屬納米顆粒的局域表面等離激元共振能夠誘導產生極大的局域電磁場增強，從而與其復合的半導體產生強烈的相互作用，導致整個體系出現新奇的光學效應，對我們進一步理解光和物質的相互作用起到重要意義。半導體/金屬復合納米結構由于具有獨特的物理性質（金屬納米顆粒的表面等離激元和半導體納米材料的光吸收和光發射性質），所以被廣泛應用到納米光電器件中。當半導體納米晶體靠近金屬表面時，半導體的自發輻射幾率會發生變化，這表明半導體/金屬復合納米晶體可被用作電磁場分布的探針和納米天線。同時，在半導體/金屬復合納米晶體的異質界面處會產生載流子的分離，使其可應用到光催化制備氫氣等催化過程中。直接帶隙半導體ZnO晶體具有優異的物理性能，所以在壓電器件、探測器、太陽能電池和發光二極管等方面具有特殊應用，引起人們的廣泛關注。局域表面等離激元使得Au納米顆粒具有豐富的光學性質，其應用涵蓋能源、生物醫學、激光器等諸多領域。通過自下而上的膠體合成技術實現ZnO晶體和Au納米顆粒的結合，構筑具有優異光學性質和強耦合作用的ZnO/Au復合納米結構，可以廣泛的應用于光催化、等離子體增強光譜、生物技術和太陽能電池等。大量研究報道了氧化鋅/金屬復合納米結構由于異質界面處電荷轉移效應導致其具有很強的光催化性能，而且ZnO/Au復合納米結構已經被研究用于光催化水分解過程。研究人員也通過巧妙的設計實驗過程控制晶體形核和生長，運用磁控濺射沉積、溶液共沉淀法、納米顆粒自組織生長、光還原法以及陽離子交換等濕化學方法制備了ZnO/Au復合納米材料。然而，制備高結晶質量、分散性良好以及強耦合作用的膠體ZnO/Au復合納米材料仍然存在技術問題。由于納米顆粒具有很大的比表面積，表面原子具有很強的化學活性，導致納米顆粒很容易發生團聚效應。納米顆粒的團聚效應嚴重影響了ZnO/Au復合納米結構的理化性質，限制了其在光催化、生物技術以及光電器件中的應用。如何獲得高質量、分散性良好的膠體ZnO/Au復合納米材料是其廣泛應用的關鍵問題。

發明內容

發明目的：針對現有ZnO/Au復合納米材料存在的制備問題，本發明提供一種膠體ZnO/Au復合納米材料的制備方法，能夠制備出單分散性的膠體ZnO/Au異質復合納米材料，具有較為優異的光催化性能。