純ZnO和C粉為反應源，將反應源溫度升至900?950°C，襯底溫度為600?650°C，制備得到ZnO納米線陣列。3、對ZnO納米線進行表面硫化處理。表面硫化處理一方面減少ZnO納米線表面缺陷，另一方面降低ZnO納米線表面勢，有利于CdS殼層的包裹，而且形成的ZnS層能起到緩沖層的作用，減少因ZnO與CdS晶格失配所引入的界面缺陷。4、包裹CdS殼層結構。將經步驟3處理樣品放入管式爐末端低溫區中，以高純CdO粉末與石墨粉末的混合物作為Cd源，以高純S粉作為S源。將ZnO納米線襯底、CdO和石墨混合粉末與S粉分別快速加熱至200?250°C、450?500°C和250?300°C<Xd0與石墨粉在高溫下發生還原反應，形成Cd金屬蒸汽。Cd金屬蒸汽與S蒸汽在經過S化的ZnO納米線表面沉積，形成CdS/ZnO核殼納米線結構。
[0024]實施例1:
[0025](I)ZnO納米線的制備:
[0026]ZnO納米線采用化學氣相沉積的方法在玻璃沉底上生長。首先，襯底在四氯化碳、丙酮、無水乙醇中各超聲清洗兩遍，再150°C烘干。然后制備ZnO籽晶旋涂液。將0.0lmol六水硝酸鋅(Zn(NO3)2.6H20)加入到20ml乙二醇單甲醚中，加熱至60°C并攪拌30分鐘，然后加入
0.0lmol乙醇胺，再60°C陳化2小時，最后降至室溫，形成ZnO籽晶旋涂液。采用旋涂方法將ZnO籽晶旋涂液旋涂在玻璃襯底表面，旋涂轉速為2600rpm，旋涂世間為20s。將旋涂好的玻璃襯底放入真空管中退火晶化，退后溫度為450°C，退火時間為60分鐘。旋涂的ZnO籽晶的SEM圖如圖1所示。最后采用CVD (chemical vapor deposit 1n)方法制備ZnO納米線。將沉積有ZnO籽晶的襯底放置在CVD加熱管出氣口(低溫區)，將ZnO與石墨混合粉末放置在CVD加熱管中部(高溫端)。控制襯底溫度為4500C，ZnO粉末與石墨粉末的混合物溫度為950 V，通過加熱管的N氮氣流量為300ml/min。生長時間為30分鐘。生長完畢之后，自然冷卻至室溫。生長的ZnO納米線的SEM圖如圖2所示。
[0027](2)Zn0納米線表面進行硫化處理:
[0028]將生長有ZnO納米線的襯底浸入0.lmol/L I，2-乙二硫醇的乙腈溶液中浸泡5分鐘，或者浸入0.lmol/L他6的水溶液中浸泡5分鐘，然后將襯底在真空管中150°C退火30分鐘。
[0029](3)在ZnO納米線表面包裹CdS殼層:
[0030]采用CVD方法在ZnO納米線外層包裹CdS殼層。將S粉放置在CVD加熱管的進氣口(低溫區)，將CdO和石墨混合粉末按摩爾比1:1配比混合放置在CVD加熱管中部(高溫區)，將ZnO納米線襯底放置在CVD加熱管出氣口(低溫區)。通入N2流量為300ml/min，Zn0納米線襯底、CdO和石墨混合粉末與S粉快速加熱至250°C、500°C和300°C。CdS殼層厚度可由生長時間進行控制。圖3為CdS/ZnO納米線與ZnO納米線的熒光光譜圖。相比與單ZnO納米線，覆蓋了CdS殼層之后，在400?650nm出現明顯的發光峰。
【主權項】
1.一種CdS/ZnO核殼結構納米線的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1、在清潔的襯底表面制備籽晶層； 步驟2、將步驟I獲得的具有籽晶層的襯底置于高溫管式爐中，以充分混合的高純ZnO和C粉為反應源，將反應源溫度升至900?950°C，襯底溫度為600?650°C，制備得到ZnO納米線陣列； 步驟3、對ZnO納米線進行表面硫化處理； 步驟4、包裹CdS殼層結構;將經步驟3處理樣品放入管式爐末端低溫區中，以高純CdO粉末與石墨粉末的混合物作為Cd源，以高純S粉作為S源;將ZnO納米線襯底、CdO和石墨混合粉末與S粉分別快速加熱至200?250°C、450?500°C和250?300°C;Cd0與石墨粉在高溫下發生還原反應，形成Cd金屬蒸汽;Cd金屬蒸汽與S蒸汽在經過S化的ZnO納米線表面沉積，形成CdS/ZnO核殼納米線結構。2.根據權利要求1所述的CdS/ZnO核殼結構納米線的制備方法，其特征在于，步驟I和步驟2具體包括如下步驟: ZnO納米線采用化學氣相沉積的方法制備；首先制備仔晶，將六水硝酸鋅(Zn(NO3)2.6H20)溶于乙二醇單甲醚中升溫至50?65°C攪拌30分鐘，然后加入與Zn(NO3)2.6H20等摩爾量的乙醇胺，再攪拌陳化I?3小時后，然后降至室溫，形成ZnO籽晶旋涂液;將ZnO籽晶旋涂液用旋涂方法旋涂在襯底表面，然后在真空中晶化，晶化溫度為400?5000C，晶化時間為60?90分鐘；然后采用CVD(chemical vapor deposit1n)方法制備ZnO納米線；將ZnO籽晶襯底放置在CVD加熱管出氣口(低溫區)，將ZnO與石墨混合粉末放置在CVD加熱管中部(高溫端)；通過設定CVD溫度與襯底在加熱管中的位置，使襯底溫度在400?500°C，ZnO粉末與石墨粉末的混合物溫度在900?950°C，通入N2流量為300ml/min;Zn0粉末與石墨混合物在高溫下發生還原反應，形成Zn金屬蒸汽;Zn金屬蒸汽被N2帶至襯底表面，再與⑶2發生氧化反應，沉積在籽晶表面形成ZnO納米線;ZnO納米線長度與直徑可以通過控制生長時間進行調控。3.根據權利要求1所述的CdS/ZnO核殼結構納米線的制備方法，其特征在于，步驟3具體包括如下步驟: 將生長有ZnO納米線的襯底浸入I，2-乙二硫醇的乙腈溶液中或者浸入Na2S的水溶液中浸泡5?15分鐘，然后將襯底放入真空管中在150?200 °C退火30?60分鐘;表面硫化工藝的作用是使ZnO納米線表面形成S懸掛鍵，有利于CdS分子的沉積。4.根據權利要求1所述的CdS/ZnO核殼結構納米線的制備方法，其特征在于，步驟4具體包括如下步驟: 采用CVD方法在ZnO納米線外層包裹CdS殼層;將S粉放置在CVD加熱管的進氣口(低溫區)，將CdO和石墨混合粉末放置在CVD加熱管中部(高溫區)，將ZnO納米線襯底放置在CVD加熱管出氣口(低溫區);通入N2流量為300ml/min，設置CVD加熱溫度與位置，使ZnO納米線襯底、CdO和石墨混合粉末與S粉分別快速加熱至200?250°C、450?500°C和250?300°C ;Cd0與石墨粉在高溫下發生還原反應，形成Cd金屬蒸汽;Cd金屬蒸汽與S蒸汽在經過S化的ZnO納米線表面沉積，形成CdS/ZnO核殼納米線結構。
【專利摘要】本發明涉及一種CdS/ZnO核殼結構納米線的制備方法，包括如下步驟：步驟1、在清潔的襯底表面制備籽晶層；步驟2、將步驟1獲得的具有籽晶層的襯底置于高溫管式爐中，以充分混合的高純ZnO和C粉為反應源，將反應源溫度升至900～950℃，襯底溫度為600～650℃，制備得到ZnO納米線陣列；步驟3、對ZnO納米線進行表面硫化處理；步驟4、包裹CdS殼層結構。本發明的有益效果是：在ZnO納米線表面進行硫化處理，過程簡單，是對現有制備技術的改進。ZnO表面經硫化處理，形成S懸掛鍵，能夠更有效的接受與沉積CdS分子，實現兩者界面的平滑過渡，提高該結構的電子輸運特性。
【IPC分類】B82Y30/00, C01G11/02, B82Y40/00
【公開號】CN105645462
【申請號】
【發明人】蔡春鋒
【申請人】浙江大學城市學院
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月6日