[發明專利]一種基于CFs/ZnO納米陣列的PEC型紫外探測器的制備方法

在審

• 申請號: 202310352315.1
• 申請日: 2023-04-04
• 公開（公告）號: CN116417265A
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 潘孝軍;張鑫淼;王綱;白兆文;李江;謝二慶;周金元
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/00
• 代理公司: 西安瀚匯專利代理事務所(普通合伙) 61279
• 代理人: 汪重慶

本發明提供了一種基于CFs/ZnO納米陣列的PEC型柔性紫外探測器的制備方法；包括：步驟(1)，對基底進行預處理；步驟(2)，利用浸泡法在基底上制備CFs/ZnO種子層；步驟(3)，在CFs/ZnO種子層上利用水熱法制備CFs/ZnO光陽極；步驟(4)，將CFs/ZnO光陽極與對電極封裝，注入電解液，得到基于CFs/ZnO納米陣列的PEC型柔性紫外探測器。本發明首次提出了一種基于CFs/ZnO納米陣列的PEC型紫外探測器的制備方法，將碳纖維作為基底，利用浸泡法在碳纖維表面制備CFs/ZnO種子層；并利用水熱法在種子層上制備CFs/ZnO光陽極；將制備的CFs/ZnO的光陽極、對電極與參比電極封裝，注入電解液，得到基于CFs/ZnO納米陣列的PEC型紫外探測器，該紫外探測器柔性高，可以實現自供能，制作方法簡單，制備成本低廉。

技術領域

本發明涉及紫外探測器領域；尤其涉及一種基于CFs/ZnO納米陣列的PEC型紫外探測器的制備方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，光電信息產業的進步，紫外探測器被越來越廣泛地運用于軍事和生活中，例如生物分析、環境監測、火焰檢測和信息存儲等領域。傳統紫外探測器主要分為光電導型紫外探測器、p-n結型紫外探測器、肖特基結型紫外探測器和金屬-半導體-金屬(MSM)型紫外探測器等。傳統紫外探測器因其響應時間長、需外加電源、制備工藝復雜、生產成本高、環境依賴性高等問題嚴重限制了在部分特殊行業的應用與發展。

光電化學型紫外探測器因其簡單的結構，優異的響應性能，可以實現自供能，工藝簡單等優點被關注。光電化學型子紫外探測器主要由光陽極、對電極和電解液組成。其工作原理是：當紫外光照射到半導體光陽極時，能量大于禁帶寬度的光子被吸收，電子從價帶躍遷到導帶，同時留下空穴，空穴擴散到半導體光陽極與電解液的界面處從還原態離子處接收一個電子，電子經外電路到達對電極。電解液中的離子擴散到對電極，在Pt的催化作用下，被傳輸到對電極的電子還原，產物擴散到光陽極與電解液的界面提供電子，將半導體光陽極還原，完成一個循環。

ZnO是一種直接帶隙寬禁帶半導體材料，電子遷移率高、熔點高且制備簡單、價格低廉，從而在紫外探測領域得到廣泛關注。

然而，光電化學型紫外探測器仍存在柔性較差的問題，使其應用領域和應用環境受到限制。

發明內容

本發明的目的是提供了一種基于CFs/ZnO納米陣列的PEC型紫外探測器的制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種基于CFs/ZnO納米陣列的PEC型柔性紫外探測器，包括以下步驟：

步驟(1)，對基底進行預處理；

步驟(2)，利用浸泡法在基底上制備CFs/ZnO種子層；

步驟(3)，在CFs/ZnO種子層上利用水熱法制備ZnO納米棒，得CFs/ZnO光陽極；

步驟(4)，將CFs/ZnO光陽極與對電極封裝，注入電解液，得到基于CFs/ZnO納米陣列的PEC型柔性紫外探測器。

優選地，步驟(1)中，所述基底預處理具體為：將基底依次放在無水乙醇、去離子水中進行超聲15min清洗，烘干即可；其中，所述基底為碳纖維。

優選地，步驟(2)中，所述利用溶膠凝膠法制備CFs/ZnO種子層的方法包括：將預處理后的基底(碳纖維)浸泡在CFs/ZnO種子液中5min，在70℃烘干2min，重復三次，得CFs/ZnO種子層；

其中，CFs/ZnO種子液的制備方法為：將2.9908g二水乙酸鋅和0.8322g乙醇胺加入到15mL無水乙醇中，充分溶解，攪拌24h，得到CFs/ZnO種子液。

優選地，所述烘干后的CFs/ZnO種子層在馬弗爐中升溫至450℃，保持60min后隨爐冷卻至室溫。