專利名稱：在普通玻璃片基底上制備氧化鋅納米棒的方法
技術領域：
本發明是一種在普通玻璃片基底上制備氧化鋅納米棒的方法，屬于納米材料制備 技術領域。
背景技術：
氧化鋅是一種直接寬禁帶II - VI族化合物半導體，室溫下其禁帶寬度為3. 37eV, 激子結合能高達60meV，遠大于GaN (25meV)和ZnSe (22meV)，能在室溫及更高溫度下產生近 紫外短波激子發光。氧化鋅一維納米材料是近年來開發的一種高新技術材料，由于粒徑小、 比表面積大而具有小尺寸效應，表面效應和量子效應等，在納米光電子器件發展中具有很 高的應用價值。制備氧化鋅納米棒的方法很多，常用的有氣相合成法和液相合成法。氣相合成法 包括化學氣相沉積法、磁控濺射法、噴霧熱解法、脈沖激光沉積法和分子束外延法等。液相 合成法包括溶膠凝膠法、水解法、水熱法、沉淀法等。但是，上述方法一般需要很昂貴的設備 以及很高的溫度，另一方面，為了控制氧化鋅納米結構的生長形態并且能夠承受高溫，大多 數制備技術采用硅、氮化鎵、藍寶石、鉬、金、銅等基片為反應基底，這些基底使得氧化鋅納 米棒的制備成本進一步提高，而且基底不能循環利用。中國專利局公布了一種在硅基底上制備氧化鋅納米棒的方法(申請號 200410029905. 8)，它以硅片為反應基底，此法利用電子束蒸發或磁控濺射的方法在硅襯底 上蒸鍍金催化劑，采用純金屬鋅為蒸發源，反應腔的溫度達450-550°C，生成的氧化鋅納米 棒直徑為80-100nm，長度為1-100 u m,但此法硅片不可循環使用，成本高，能耗高，而且引 入了金屬雜質。中國專利局公布了一種在硅基底上生長定向準直氧化鋅納米棒陣列的方法(申 請號CN200410088422. 5)，所用方法為化學氣相沉積法，原料為乙酸鋅，制備時，首先將鍍 有氧化鋅薄膜的硅基底固定于反應容器之上，反應容器里盛有一定量的乙酸鋅，然后把反 應容器置于管式爐中央的等溫區。設定反應溫度達250°C，然后啟動管式爐升溫至設定溫 度并保溫一定時間，得到氧化鋅納米棒，但此法所需的硅基片提高了成本，且反應溫度達到 250°C，增高了能耗。世界專利機構2005年5月19日公布了一種在硅基底上制備氧化鋅納米線陣列的 方法METHOD FOR FORMING ZNO NANO-ARRAY AND ZN0 NAN0WALL FOR UV LASER ON SILICON SUBSTRATE (W0/2005/044722)，該方法同樣利用硅基片為基底，價格昂貴，另外，為了改善納 米結構，該方法還在硅基底上包復氧化鋅納米顆粒膜作為緩沖層和晶種層。
發明內容
本發明公開了一種在普通玻璃片基底上制備氧化鋅納米棒的方法，氧化鋅納米棒 是以普通玻璃片為基底生長的，玻璃片上無需其它任何鍍層，可以有效克服現有制備技術 采用貴金屬或者昂貴的半導體材料為基底而造成的高成本和高消耗，本發明不僅使制備過程溫度低，成本低，能耗低，而且無需其它添加劑，無需調節PH值，便于實現工業化。一種在普通玻璃片基底上制備氧化鋅納米棒的方法，其特征在于氧化鋅納米棒 是以普通玻璃片為基底生長的，玻璃片上無需其它任何鍍層，具體制備步驟如下A)配置相同摩爾濃度的鋅鹽溶液和六亞甲基四氨溶液，等體積充分混合；B)將所述的玻璃片在無水乙醇溶液中超聲清洗后，再用去離子水清洗，取出平放 在燒杯底部；C)向燒杯中加入步驟A)配置的混合溶液，將燒杯用塑料薄膜密封放入恒溫干燥 箱；設定恒溫干燥溫度，恒溫反應后取出燒杯，用吸管吸取清除燒杯上層清夜；D)將燒杯敞口，再次放入恒溫干燥箱；設定恒溫干燥溫度，恒溫干燥后取出燒杯， 玻璃片上的沉積物即為氧化鋅納米棒。步驟A)中所述的鋅鹽溶液為硝酸鋅溶液，硝酸鋅溶液和六亞甲基四氨溶液的摩 爾濃度范圍為0. 01-0. 05mol/Lo步驟C)中所述的恒溫反應溫度為70-90°C，恒溫反應時間為l_3h。步驟D)中所述的恒溫干燥溫度為60°C，恒溫干燥時間為2h。本發明的優點和積極效果是采用普通玻璃片為基底，不僅制備方法簡單，制備過 程溫度低，成本低，能耗低；而且得到的氧化鋅納米棒形貌規則，端部為正六邊形，尺度均 勻，直徑在lOOnm以下，長度在2-4 iim，如具體實施方式
中的圖1、圖2所示。這些納米棒在 光電轉換器件、納米傳感器、降解水體污染等領域具有廣泛的用途。
圖1是實施例1制備所得棒狀氧化鋅納米結構的SEM圖像；圖2是實施例2制備所得棒狀氧化鋅納米結構的SEM圖像；圖3是實施例3制備所得棒狀氧化鋅納米結構的SEM圖像。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。實施例1A.配置相同摩爾濃度的硝酸鋅溶液和六亞甲基四氨溶液，摩爾濃度為0. Olmol/ L ；等體積充分混合，無需調節PH值；B.將20X20mm的玻璃片在無水乙醇溶液中超聲清洗后10分鐘，再用去離子水 清洗；取出玻璃片，平放在容量為50ml的燒杯底部，向燒杯中加入A步驟制備的混合溶液 50ml ；C.設定恒溫干燥箱溫度為70-90°C，溫度穩定后將燒杯用塑料薄膜密封后放入恒 溫干燥箱中；恒溫反應l_3h后取出燒杯，用吸管吸取清除燒杯中的上層清液，并用去離子 水清洗玻璃片，清洗后再放入燒杯底部；D.設定恒溫干燥箱溫度為60°C，溫度穩定后將燒杯敞口，再次放入干燥箱中，恒 溫干燥2h后取出。玻璃片上的沉積物為尺度均勻的氧化鋅納米棒，如圖1所示，納米棒的橫截面為 六邊形，最小直徑為80nm左右，長度為2-4 u m,在普通玻璃基底上形成一層均勻致密的白色薄膜，黏著性良好，無外力刮、刻時不會脫落，有利于納米結構的利用和回收。實施例2A.配置相同摩爾濃度的硝酸鋅溶液和六亞甲基四氨溶液，摩爾濃度為0. 03mol/ L ；等體積充分混合，無需調節PH值；B.將20X20mm的玻璃片在無水乙醇溶液中超聲清洗后10分鐘，再用去離子水 清洗；取出玻璃片，平放在容量為50ml的燒杯底部，向燒杯中加入A步驟制備的混合溶液 50ml ；C.設定恒溫干燥箱溫度為70-90°C，溫度穩定后將燒杯用塑料薄膜密封后放入恒 溫干燥箱中；恒溫反應l_3h后取出燒杯，用吸管吸取清除燒杯中的上層清液，并用去離子 水清洗玻璃片，清洗后再放入燒杯底部；D.設定恒溫干燥箱溫度為60°C，溫度穩定后將燒杯敞口，再次放入干燥箱中，恒 溫干燥2h后取出。玻璃片上的沉積物為氧化鋅納米棒，如圖2所示，納米棒直徑為300-400nm，長度 為 2-4y m。實施例3A.配置相同摩爾濃度的硝酸鋅溶液和六亞甲基四氨溶液，摩爾濃度為0. 05mol/ L ；等體積充分混合，無需調節PH值；B.將20X20mm的玻璃片在無水乙醇溶液中超聲清洗后10分鐘，再用去離子水 清洗；取出玻璃片，平放在容量為50ml的燒杯底部，向燒杯中加入A步驟制備的混合溶液 50ml ；C.設定恒溫干燥箱溫度為70-90°C，溫度穩定后將燒杯用塑料薄膜密封后放入恒 溫干燥箱中；恒溫反應l_3h后取出燒杯，用吸管吸取清除燒杯中的上層清液，并用去離子 水清洗玻璃片，清洗后再放入燒杯底部；D.設定恒溫干燥箱溫度為60°C，溫度穩定后將燒杯敞口，再次放入干燥箱中，恒 溫干燥2h后取出。玻璃片上的沉積物為氧化鋅納米棒，如圖3所示，納米棒直徑為300-600nm，長度 為 1-4y m。
權利要求
一種在普通玻璃片基底上制備氧化鋅納米棒的方法，其特征在于氧化鋅納米棒是以普通玻璃片為基底生長的，玻璃片上無需其它任何鍍層，具體制備步驟如下A)配置相同摩爾濃度的鋅鹽溶液和六亞甲基四氨溶液，等體積充分混合；B)將所述的玻璃片在無水乙醇溶液中超聲清洗后，再用去離子水清洗，取出平放在燒杯底部；C)向燒杯中加入步驟A)配置的混合溶液，將燒杯用塑料薄膜密封放入恒溫干燥箱；設定恒溫干燥溫度，恒溫反應后取出燒杯，用吸管吸取清除燒杯上層清夜；D)將燒杯敞口，再次放入恒溫干燥箱；設定恒溫干燥溫度，恒溫干燥后取出燒杯，玻璃片上的沉積物即為氧化鋅納米棒。
2.根據權利要求1所述的在普通玻璃片基底上制備氧化鋅納米棒的方法，其特征在 于步驟A)中所述的鋅鹽溶液為硝酸鋅溶液，硝酸鋅溶液和六亞甲基四氨溶液的摩爾濃度 范圍為 0. 01-0. 05mol/L。
3.根據權利要求1所述的在普通玻璃片基底上制備氧化鋅納米棒的方法，其特征在 于步驟C)中所述的恒溫反應溫度為70-90°C，恒溫反應時間為l_3h。
4.根據權利要求1所述的在普通玻璃片基底上制備氧化鋅納米棒的方法，其特征在 于步驟D)中所述的恒溫干燥溫度為60°C，恒溫干燥時間為2h。
全文摘要
在普通玻璃片基底上制備氧化鋅納米棒的方法，以普通玻璃片為基底，玻璃片上無需其它任何鍍層，制備步驟如下配置相同摩爾濃度的鋅鹽和六亞甲基四氨溶液，等體積充分混合；將玻璃片在無水乙醇溶液中超聲清洗后，再用去離子水清洗，取出平放在燒杯底部；向燒杯中加入配置的混合溶液，將燒杯用塑料薄膜密封放入恒溫干燥箱；設定恒溫干燥溫度，恒溫反應后取出燒杯，用吸管吸取清除燒杯上層清夜；將燒杯敞口，再次放入恒溫干燥箱；設定恒溫干燥溫度，恒溫干燥后取出燒杯，玻璃片上的沉積物即為氧化鋅納米棒。本發明采用普通玻璃片為基底，成本低，制備方法簡單，制備過程溫度低，能耗低；得到的氧化鋅納米棒形貌規則，尺度均勻，用途廣泛。
文檔編號C03C17/25GK101870558SQ20101020040
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月12日 優先權日2010年6月12日
發明者丁浩冉, 王樹林, 陳海燕 申請人:上海理工大學