專利名稱：水熱合成系列花狀氧化鋅微米/納米結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于半導體納米材料制備領域，具體涉及一種微米/納米氧化鋅的制備方法，特別涉及一種利用水熱合成法制備系列花狀ZnO微米/納米結(jié)構(gòu)的制備方法。
背景技術(shù)：
作為寬禁帶半導體化合物(帶隙為3.37eV，室溫激子能為60meV)，ZnO具有其獨特的光學、電學、光電和壓電等特性，已廣泛用于光電子器件、太陽能電池光波導、功率器件、傳感器、平板顯示以及光存儲等器件。迄今為止不同的化學、物理以及電化學等制備方法，主要有分子束外延、金屬有機化學氣相沉積、激光沉積法、濺射法、熱蒸發(fā)以及水熱合成等方法。分子束外延成本太高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)的要求；化學氣相沉積法是相對較好的方法，但是在納米結(jié)構(gòu)的可控性方面還需要改進；熱蒸發(fā)由于其成本低，易于操作以及能夠制備出多種形貌等優(yōu)點成了制備ZnO納米結(jié)構(gòu)的主要方法之一，但其缺點在于高溫要求、可控性較差。這些合成方法各有利弊。溶液合成法由于其簡單、低溫、成本低、易于操作以及大面積合成等優(yōu)點，備受人們的青睞，而且利用此合成方法，制備出不同材料以及具有不同形貌的納米材料。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種簡單、低成本、無污染以及大面積制備等特點的水熱合成系列花狀氧化鋅微米/納米結(jié)構(gòu)的方法。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，采用如下的技術(shù)方案一種利用水熱合成系列花狀氧化鋅微米/納米結(jié)構(gòu)的方法，包括如下步驟1)將質(zhì)量百分比為25％的氨水滴入濃度為0.2～0.5mol/l的氯化鋅溶液當中，調(diào)整溶液的pH值為10.40-12.00之間。
2)襯底的清洗，把導電性良好的襯底(如鐵、鋁、銅等或者鍍有金屬薄膜的其他襯底，如硅片、玻璃等)置于丙酮和去離子水混合液或者是已醇溶液的燒杯中，超聲5min到1.5h后，平放入帶有插塞的反應器皿中。
3)配制好的溶液置于帶有插塞的玻璃器皿中，蓋好玻璃器皿(不是絕對密封，所以溶液的氣壓幾乎接近常壓)，然后放入溫度為80～150℃的干燥烘箱且加熱4-8h，取出玻璃器皿。
4)倒出反應后的透明液體且留下白色沉淀物，再把玻璃器皿密封好，在室溫下保存2-6h后，取出樣品，用去離子水清洗后自然晾干。
5)通過改變?nèi)芤旱臐舛群蚿H值，可以制備出不同形貌的花狀ZnO納米/微米結(jié)構(gòu)。單個花狀有6～18μm大小，而片狀六邊行的邊長為500nm～2μm之間，厚度在80nm～300nm之間。
采用上述技術(shù)方案制備的ZnO微米/納米結(jié)構(gòu)的方法可以實現(xiàn)大面積的合成且具有方法簡單、成本低、條件溫和以及對環(huán)境無污染等優(yōu)點，從而可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。解決了微納級ZnO應用中(尤其在場發(fā)射平板顯示器中)大面積、低成本以及可控性制備等問題。再者與其他的化學合成方法相比較，
本發(fā)明方法只采用了兩種化學試劑，沒有添加任何活性劑或者有機物，所以成本較低而且合成的微米/納米材料純度較高。本發(fā)明制備的花狀結(jié)構(gòu)是由片狀六邊行組成，由于其具有大的比表面積，在化學傳感器、光催化以及光存儲等方面有著巨大的應用前景。
圖1是不同反應溶液pH值下的掃描電鏡照片。
圖2是不同反應溶液濃度下的掃描電鏡照片。
圖3是其中一個花狀形貌的ZnO微米/納米結(jié)構(gòu)的XRD圖譜。
具體實施例方式
下面具體實施例只是進一步說明本發(fā)明是如何實現(xiàn)的，而不限制本發(fā)明的范圍實施例11)將質(zhì)量百分比為25％的氨水滴入濃度為0.35mol/l的氯化鋅溶液當中，調(diào)整溶液的pH值分別為10.40，10.80和11.15。
2)襯底的清洗，把銅片置于丙酮和去離子水混合液或者是已醇溶液的燒杯中，超聲5min到1.5h不等后，平放入帶有插塞的反應器皿中。
3)將配制好的溶液置于帶有插塞的玻璃器皿中，蓋好玻璃器皿(不是絕對密封，所以溶液的氣壓幾乎接近常壓)，然后放入溫度為95℃的干燥烘箱且加熱5.5h，取出玻璃器皿。
4)倒出反應后的透明液體而留下白色沉淀物，再把玻璃器皿密封好，在室溫下保存4h后，取出樣品，用去離子水清洗后自然晾干。在銅片上襯底沉積一層白色薄膜，場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)進一步表明此白色物分別為不同形貌的花狀ZnO納米/微米晶體，見圖1中的a、b、c所示。
本實施例生長的花狀結(jié)構(gòu)ZnO微納材料樣品的X-射線衍射(XRD)圖譜，見圖3，結(jié)果顯示為典型的六方釬鋅礦ZnO晶體，而且沒有其他任何雜質(zhì)。
實施例21)將質(zhì)量百分比為25％的氨水滴入濃度分別為0.2，0.35和0.45mol/l的氯化鋅溶液當中，調(diào)整溶液的pH值為10.60左右。
2)襯底的清洗，把銅片置于丙酮和去離子水混合液或者是已醇溶液的燒杯中，超聲5min到1.5h不等后，平放入帶有插塞的反應器皿中。
3)配制好的溶液置于帶有插塞的玻璃器皿中，蓋好玻璃器皿(不是絕對密封，所以溶液的氣壓幾乎接近常壓)，然后放入溫度為95℃的干燥烘箱且加熱5.5h，取出玻璃器皿。
4)倒出反應后的透明液體且留下白色沉淀物，再把玻璃器皿密封好，在室溫下保存4h后，取出樣品，用去離子水清洗后自然晾干。在銅片上襯底沉積一層白色薄膜，場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)進一步表明此白色物分別為不同形貌的花狀ZnO納米/微米材料，見圖2中的a到c所示。
權(quán)利要求
1.一種利用水熱合成系列花狀氧化鋅微米/納米結(jié)構(gòu)的方法，包括如下步驟1)、將氨水滴入氯化鋅溶液當中，調(diào)整溶液的pH值為10.40-12.00之間；2)、襯底的清洗把導電性良好的襯底置于丙酮和去離子水混合液或者無水已醇的燒杯中，超聲5min到1.5h后，平放入帶有插塞的反應器皿中；3)、將1)步驟配制好的溶液置于帶有插塞的玻璃器皿中蓋好，然后放入溫度為80～150℃的干燥烘箱且加熱4-8h后，取出玻璃器皿。4)、倒出反應后的透明液體且留下白色沉淀物，再把玻璃器皿密封好，在室溫下保存2-6h后，取出樣品，用去離子水清洗后自然晾干即得本發(fā)明不同形貌的花狀ZnO納米/微米結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ZnO微米/納米結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，1)步驟中所述氨水為質(zhì)量百分比為25％的氨水，氯化鋅溶液的濃度為0.2～0.5mol/l。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ZnO微米/納米結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述襯底為鐵、鋁、銅或者鍍有金屬薄膜的硅片、玻璃中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ZnO微米/納米結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述反應是在接近常壓下進行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ZnO微米/納米結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，通過改變?nèi)芤旱臐舛群蚿H值，可以制備出不同形貌的花狀ZnO納米/微米結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ZnO微米/納米結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所獲得的單個ZnO花狀結(jié)構(gòu)是由數(shù)十個六邊行片狀結(jié)構(gòu)組成，單個花有6～18μm大小，而片狀六邊行的邊長為500nm～2μm之間，厚度在80nm～300nm之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用水熱合成系列花狀氧化鋅微米/納米結(jié)構(gòu)的方法。以氯化鋅和氨水為原料，溶液的pH值調(diào)整到10.40～12.00之間。把襯底處理后，平放入帶有插塞的反應器皿中；將上述配制好的溶液置于上述反應器皿中、蓋好，然后放入干燥烘箱加熱，取出反應器皿，倒出反應后的透明液體而留下白色沉淀物，再把反應器皿密封好，在室溫下保存數(shù)小時后，取出樣品，用去離子水清洗后晾干，花狀ZnO微米/納米晶體沉積于襯底表面。本發(fā)明方法制備的花狀結(jié)構(gòu)是由大量的六邊形片狀組成，主要應用于化學傳感器、光存儲器以及光催化等。另外，此發(fā)明方法具有方法簡單、成本低、可控性好、大面積合成且無污染等優(yōu)點，所以能夠進行工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號B08B3/12GK1944708SQ20061011756
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月25日
發(fā)明者朱自強, 郁可, 白偉, 張秋香, 王翠翠, 朱霞 申請人:華東師范大學