CN102363893B - 一种同步合成两种ZnO纳米结构的方法 - Google Patents
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Abstract
一种同步合成两种ZnO纳米结构的方法，其具体作法是：将方块面电阻为10-14欧的掺杂氟的SnO2透明导电玻璃，依次用HCl溶液、洗衣粉溶液、异丙醇溶剂超声洗净，晾干；采用三电极电解池体系，铂片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，掺杂氟的SnO2透明导电玻璃为工作电极，电解液为Zn(NO3)2和KCl的浓度均为0.3M的混合液；电解池敞开下沉积1.3-1.5小时，沉积温度70℃，电压为-1.0V；沉积后，液面下的黑色沉积物为ZnO镂空纳米片，液面上的白色沉积物为ZnO纳米棒。该方法可同时获得ZnO镂空纳米片和纳米棒两种不同形貌的ZnO纳米结构，其方法简单、节能，操作容易，成本低，且制备物纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种同步合成两种ZnO纳米结构的方法。
背景技术
ZnO作为一种重要的直接宽禁带化合物半导体氧化物材料，具有优异的光学和电学特性。在室温下，ZnO禁带宽度为3.37eV，其激子束缚能高达60meV，适合用做室温或更高温度下的紫外光发射材料，同时在短波长发光二极管等光学领域都有着广阔的应用前景。ZnO还具有压电性能，场致发射效应，气敏性等多种特殊的性能；同时，其制备工艺简单，生长温度较低；原料丰富，生产成本低廉；加之，ZnO无毒、对环境无污染，是一种环保材料。因此，ZnO具有十分广阔的应用前景，成为了半导体领域的研究热点，备受瞩目。
不同形貌的ZnO，具有不同的性质和应用，对ZnO进行形貌调控一直是一个研究热点。ZnO纳米棒为一维结构，有利于电子传输等，在发光二极管、激光器、紫外探测器、高频和大功率器件及其相关器件方面的有着广阔的应用前景。而镂空ZnO纳米片具有更大的表面积和吸附点，有利于吸附染料或者其它无机纳米粒子，形成具有多吸收段(ZnO紫外，无机纳米粒子可选择不同波长，如可见区CdS，红外区PbS)的复合材料，在太阳能电池等方面具有很好的应用。
现有的ZnO纳米棒与ZnO镂空纳米片，须分别采用不同的制备工艺、不同的设备制得。如需制备这两种ZnO纳米结构则必须至少采用两种制备工艺、两种设备，制备过程繁琐、效率低。
发明内容
本发明目的就是提供一种同步合成两种ZnO纳米结构的方法，该方法可同时获得ZnO镂空纳米片和纳米棒两种不同形貌的ZnO纳米结构，其方法简单、节能，操作容易，成本低，且制备物的纯度高。
本发明实现其发明的目所采用的技术方案是，一种同步合成两种ZnO纳米结构的方法，其具体作法是：
a、掺杂氟的SnO2透明导电玻璃的清洗
(1)将方块面电阻为10-14欧的掺杂氟的SnO2透明导电玻璃，在0.1-0.3M的HCl溶液中，超声30-40min去除无机离子；(2)用去离子水冲洗干净后，放入5-10％的洗衣粉溶液，70℃超声2-2.5小时；(3)再用异丙醇溶剂超声30-40min；(4)去离子水洗净、晾干；
b、电沉积制备ZnO镂空纳米片及纳米棒
采用三电极电解池体系，铂片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，清洗后的掺杂氟的SnO2透明导电玻璃为工作电极，电解液为去离子水配制的Zn(NO3)2和KCl的浓度均为0.3M的混合液；电解池不搅拌、上部敞开的情况下沉积1.5小时，沉积时的温度为70℃，电压为-1.0V；
沉积结束后，取出掺杂氟的SnO2透明导电玻璃即得：液面以下的黑色沉积物为ZnO镂空纳米片，液面以上的白色沉积物为ZnO纳米棒。
本发明方法的可能机理是：
b步电化学沉积的反应为
阴极反应式为：
NO3 -+H2O+2e-→NO2 -+2OH-
Zn2++2OH-→Zn(OH)2→ZnO+H2O
总的反应方程式为：
Zn2++NO3 -+2e-→ZnO+NO2 -
由于表面张力的作用，掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)与电解液会形成高度为h的液面差，由于电解液不同高度处的电压分布不同，电解质的浓度也可能不同，导致ZnO在FTO上的沉积速度不同；液面上的FTO仅发生沉积反应，生成纳米棒；始终处于液面下的FTO则先发生沉积反应，后又发生刻蚀反应，最后生成镂空纳米片。液面由于热蒸发造成下降，因此，液面上的FTO生成的ZnO纳米棒形成串状。通过调整反应容器的面积大小，可以控制液面下降的高度，进而调控两种产物的比例。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、仅用一种方法、一种设备，同时获得ZnO镂空纳米片和纳米棒两种不同形貌的ZnO纳米结构，其方法简单、节能，操作容易，成本低。尤其适用于需要同时获得这两种制备物的场合。
二、调整反应容器的面积大小，即可控制液面下降的高度，进而调控两种产物的比例。产物比例调控方便。
三、采用液相沉淀法，所用无机盐为硝酸锌，无毒、对环境无污染。
四、X-射线测试证明、ZnO镂空纳米片和纳米棒两种产物均无杂相，纯度高。
下面结合附图和具体的实施方式，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1是本发明实施例一制备的ZnO镂空纳米片(液面下)和纳米棒(液面上)的(XRD)。
图2是本发明实施例一制备的ZnO镂空纳米片(液面下)扫描电镜照片。
图3是本发明实施例一制备的纳米棒(液面上)的扫描电镜照片。
图4是本发明实施例二制备的ZnO镂空纳米片(液面下)扫描电镜照片(沉积时间1.3小时)。
图5是本发明实施例二制备的纳米棒(液面上)的扫描电镜照片(沉积时间1.3小时)。
具体实施方式
实施例一
本发明的一种具体实施方式为：一种同步合成两种ZnO纳米结构的方法，其具体作法是：
a、掺杂氟的SnO2透明导电玻璃的清洗
(1)将方块面电阻为14欧的掺杂氟的SnO2透明导电玻璃，在0.1M的HCl溶液中，超声30min去除无机离子；(2)用去离子水冲洗干净后，放入5％的洗衣粉溶液，70℃超声2小时；(3)再用异丙醇溶剂超声30min；(4)去离子水洗净、晾干；
b、电沉积制备ZnO镂空纳米片及纳米棒
采用三电极电解池体系，铂片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，清洗后的掺杂氟的SnO2透明导电玻璃为工作电极，电解液为去离子水配制的Zn(NO3)2和KCl的浓度均为0.3M的混合液；电解池不搅拌、上部敞开的情况下沉积1.5小时，沉积时的温度为70℃，电压为-1.0V；
沉积结束后，取出掺杂氟的SnO2透明导电玻璃即得：液面以下的黑色沉积物为ZnO镂空纳米片，液面以上的白色沉积物为ZnO纳米棒。
图1是实施例一制备的ZnO镂空纳米片(液面下)和纳米棒(液面上)的(XRD)。图1可见，液面上下所获得的产物均为ZnO。
图2是实施例一制备的ZnO镂空纳米片(液面下)扫描电镜照片，由图2可见制备物为厚度40nm的片状结构；并可清晰的看到镂空的形貌。
图3是实施例一制备的纳米棒(液面上)的扫描电镜照片，由图3可见，所得产物为成串的纳米棒。
实施例二
本例的具体做法是：
a、掺杂氟的SnO2透明导电玻璃的清洗
(1)将方块面电阻为10欧的掺杂氟的SnO2透明导电玻璃，在0.3M的HCl溶液中，超声40min去除无机离子；(2)用去离子水冲洗干净后，放入10％的洗衣粉溶液，70℃超声2.5小时；(3)再用异丙醇溶剂超声40min；(4)去离子水洗净、晾干；
b、电沉积制备ZnO镂空纳米片及纳米棒
采用三电极电解池体系，铂片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，清洗后的掺杂氟的SnO2透明导电玻璃为工作电极，电解液为去离子水配制的Zn(NO3)2和KCl的浓度均为0.3M的混合液；电解池不搅拌、上部敞开的情况下沉积1.3小时，沉积时的温度为70℃，电压为-1.0V；
沉积结束后，取出掺杂氟的SnO2透明导电玻璃即得：液面以下的黑色沉积物为ZnO镂空纳米片，液面以上的白色沉积物为ZnO纳米棒。
图4是实施例一制备的ZnO镂空纳米片(液面下)扫描电镜照片，由图4可见制备物为片状结构；并可清晰的看到镂空的形貌。
图5是实施例一制备的纳米棒(液面上)的扫描电镜照片，由图5可见，所得产物为成串的纳米棒。
实施例三
本例的具体做法是：
a、掺杂氟的SnO2透明导电玻璃的清洗
(1)将方块面电阻为12欧的掺杂氟的SnO2透明导电玻璃，在0.2M的HCl溶液中，超声35min去除无机离子；(2)用去离子水冲洗干净后，放入8％的洗衣粉溶液，70℃超声2.3小时；(3)再用异丙醇溶剂超声38min；(4)去离子水洗净、晾干；
b、电沉积制备ZnO镂空纳米片及纳米棒
采用三电极电解池体系，铂片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，清洗后的掺杂氟的SnO2透明导电玻璃为工作电极，电解液为去离子水配制的Zn(NO3)2和KCl的浓度均为0.3M的混合液；电解池不搅拌、上部敞开的情况下沉积1.4小时，沉积时的温度为70℃，电压为-1.0V；
沉积结束后，取出掺杂氟的SnO2透明导电玻璃即得：液面以下的黑色沉积物为ZnO镂空纳米片，液面以上的白色沉积物为ZnO纳米棒。
Claims (1)
1.一种同步合成两种ZnO纳米结构的方法，其具体作法是：
a、掺杂氟的SnO2透明导电玻璃的清洗
(1)将方块面电阻为10-14欧的掺杂氟的SnO2透明导电玻璃，在0.1-0.3M的HCl溶液中，超声30-40min去除无机离子；(2)用去离子水冲洗干净后，放入5-10％的洗衣粉溶液，70℃超声2-2.5小时；(3)再用异丙醇溶剂超声30-40min；(4)去离子水洗净、晾干；
b、电沉积制备ZnO镂空纳米片及纳米棒
采用三电极电解池体系，铂片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，清洗后的掺杂氟的SnO2透明导电玻璃为工作电极，电解液为去离子水配制的Zn(NO3)2和KCl的浓度均为0.3M的混合液；电解池不搅拌、上部敞开的情况下沉积1.3-1.5小时，沉积时的温度为70℃，电压为-1.0V；
沉积结束后，取出掺杂氟的SnO2透明导电玻璃即得：液面以下的黑色沉积物为ZnO镂空纳米片，液面以上的白色沉积物为ZnO纳米棒。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101162739A (zh) * | 2007-11-13 | 2008-04-16 | 清华大学 | 染料敏化太阳能电池的ZnO电极及其制备方法 |
| CN102024573A (zh) * | 2010-12-18 | 2011-04-20 | 西南交通大学 | 一种PbS量子点敏化ZnO纳米片光阳极的制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002356400A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-12-13 | Canon Inc | 酸化亜鉛の針状構造体の製造方法及びそれを用いた電池、光電変換装置 |
| US20040016646A1 (en) * | 2002-07-29 | 2004-01-29 | Stucky Galen D. | Electrochemical synthesis of mesoporous metal/metal oxide flims using a low percentage surfactant solution by cooperative templating mechanism |
| KR101322708B1 (ko) * | 2006-01-02 | 2013-10-29 | 삼성전자주식회사 | 산화아연 나노와이어의 제조방법 및 그로부터 제조된나노와이어 |
| WO2009103286A2 (de) * | 2008-02-21 | 2009-08-27 | Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh | Elektrodepositionsverfahren zur herstellung von nanostrukturiertem zno |
| US8366974B2 (en) * | 2008-12-04 | 2013-02-05 | Northwestern University | Nanoscale lamellar photoconductor hybrids and methods of making same |
| CN102061498B (zh) * | 2010-12-28 | 2012-04-18 | 东南大学 | 一种场发射用注射器状ZnO纳米结构阵列的制备方法 |
| CN102691084A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-09-26 | 上海大学 | 一步电沉积制备ZnO纳米棒阵列的方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101162739A (zh) * | 2007-11-13 | 2008-04-16 | 清华大学 | 染料敏化太阳能电池的ZnO电极及其制备方法 |
| CN102024573A (zh) * | 2010-12-18 | 2011-04-20 | 西南交通大学 | 一种PbS量子点敏化ZnO纳米片光阳极的制备方法 |
| CN102220615A (zh) * | 2011-05-13 | 2011-10-19 | 中国科学院理化技术研究所 | 制备CdS/ZnO纳米管阵列光电极的方法 |
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