[發明專利]一種二氧化硅納米棒陣列的制備方法

有效

• 申請號: 202010036342.4
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111137897B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 何樂;李超然;方耀思
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;C03C17/25
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

本發明提供了一種二氧化硅納米棒陣列的制備方法，包括：將表面活性劑有機溶液與檸檬酸鈉水溶液混合，然后放入親水性基底，再加入堿性催化劑，超聲處理后，加入硅源，靜置，取出基底，得到二氧化硅納米棒陣列。與現有技術相比，本發明利用水溶性鹽在有機溶劑?水混合液中溶解度的差異，析出鹽液滴吸附于親水基底上，并以液滴中的堿性催化劑催化水解硅源，從而在基底上制備二氧化硅納米陣列，實現了通過溶液液相固相生長機制無種子一步法生長，所用原料廉價、無污染，制備過程簡單高效且無污染物產生，能耗低，對設備操作要求低，易于擴大量產，還可通過靜置溫度及時間實現二氧化硅納米棒的直徑及長度的調節。

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，尤其涉及一種二氧化硅納米棒陣列的制備方法。

背景技術

一維納米棒陣列具有獨特的物理性能和幾何結構，例如電子擴散距離短，允許集成到更復雜的結構，為物質擴散提供足夠的空間以及光捕獲能力等，在光電催化、電催化、生化傳感器等能量存儲和轉換領域引起越來也多的關注。

過去的幾十年中，氣-液-固(VLS)機制為制備一維納米棒陣列提供了有效的途徑而被廣泛研究。例如，王等人報道了基于一種自組裝模板，將ZnO生長到單晶氧化鋁基底上，隨后將其用于壓電納米發電機(Wang,Z.L.；Song,J.,Piezoelectric?NanogeneratorsBased?on?Zinc?Oxide?Nanowire?Arrays.Science2006,312(5771),242.)；楊等人報道了硅納米線陣列的生長位置可以控制在選定的區域，為其實際集成到設備中提供了可能性(Hochbaum,A.I.；Fan,R.；He,R.；Yang,P.,Controlled?Growth?of?Si?Nanowire?Arraysfor?Device?Integration.Nano?Letters?2005,5(3),457-460.)；崔等人已經證明，利用金屬上直接VLS生長制作的Ge納米線電極在鋰離子電池中具有良好的性能，這是由于易于應變弛豫、短的Li擴散距離和良好的電子傳導(Chan,C.K.；Zhang,X.F.；Cui,Y.,HighCapacity?LiIon?Battery?Anodes?Using?Ge?Nanowires.Nano?Letters?2008,8(1),307-309.)。然而，這些納米棒陣列結構均是基于VLS這種生長機制，而這種生長機制通常伴隨著能耗高，反應設備昂貴，反應條件苛刻等問題，同時通常還需要以金為催化劑價格昂貴。

再者，現有大多數其他制備納米棒陣列結構的方法均涉及多個步驟，它們普遍分步操作復雜，難以擴大生產和實際應用。因此，市場上對于納米棒陣列材料的迫切需求和目前方法的不足，促使亟需發展一種操作簡便高效、易于擴大生產、無環境污染的一鍋法合成方法。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種簡單、高效且通過一步法即可得到二氧化硅納米棒陣列的制備方法。

本發明提供了一種二氧化硅納米棒陣列的制備方法，包括：

將表面活性劑有機溶液與檸檬酸鈉水溶液混合，然后放入親水性基底，再加入堿性催化劑，超聲處理后，加入硅源，靜置，取出基底，得到二氧化硅納米棒陣列。

優選的，所述表面活性劑有機溶液中的有機溶劑選自戊醇、正丙醇、異丙醇、丁醇與N，N-二甲基甲酰胺中的一種或多種；所述表面活性劑有機溶液中的表面活性劑選自聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基硫酸鈉、聚丙烯酸；所述堿性催化劑選自氨水和/或乙二胺；所述硅源選自硅酸四乙酯和/或硅酸四甲酯。

優選的，所述表面活性劑有機溶液中表面活性劑與有機溶劑的質量體積比為(0.05～0.15)g：1ml；所述檸檬酸鈉水溶液中檸檬酸鈉的濃度為0.01～0.1mol/L；所述表面活性劑有機溶液的有機溶劑與檸檬酸鈉水溶液的體積比為1：(0.01～0.1)。