[发明专利]一种采用红外烧结炉制备三氧化钼纳米结构及其薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用红外烧结炉制备三氧化钼纳米结构及其薄膜的方法。

背景技术

钼在金属中具有相对较低的逸出功，同时具有好的温度特性，小的蒸发率、好的机械性能，是经典的场致电子发射材料。钼的氧化物是半导体材料，例如三氧化钼(MoO₃)是n型的宽带隙半导体材料，它在电致变色、固态微电池、记忆性材料上有着广泛的应用，同时它还是良好的催化剂，是合成钼化合物例如MoS₂，MoSe₂等的前驱体。在具有电致变色特性的材料中，例如WO₃、NiO₃、IrO₂、V₂O₅、MnO₂、MoO₃等，MoO₃是除了WO₃之外被研究得最多的材料之一。MoO₃在可见光区具有较平坦的吸收光谱曲线，因而显示出较WO₃更柔和的中性色彩，具有更好的视觉效应。另外，WO₃掺入WO₃薄膜，可以调节WO₃薄膜的光谱吸收曲线，改善WO₃薄膜的视觉特性。

在本发明之前，只有关于利用电化学法在层状石墨上合成MoO₃纳米线和用溶液方法合成MoO₃纳米带的报道。但是采用电化学发和溶液法合成MoO₃纳米结构，制备工艺复杂、产率低，而且无法在大面积基板上制备MoO₃纳米结构薄膜，这制约了它们的应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种制备工艺简单、产率高、成本低、适合于大面积制备MoO₃纳米结构及其薄膜的方法。

一种采用红外烧结炉制备三氧化钼纳米结构及其薄膜的方法，其特征在于：采用红外烧结炉，在大气环境下通过加热钼蒸发源并使其蒸发；所蒸发的钼和大气中的氧气反应形成氧化钼，并沉积在衬底基板上形成三氧化钼纳米结构及其薄膜。

所述三氧化钼结构为三氧化钼纳米带或三氧化钼纳米片，所述衬底基板是硅片、金属片或ITO玻璃，三氧化钼纳米带或三氧化钼纳米片生长在上述衬底基板上并形成薄膜。

所述三氧化钼结构为三氧化钼纳米棒，所述衬底基板是玻璃，三氧化钼纳米棒生长在衬底基板上并形成薄膜。

所述的一种采用红外烧结炉制备三氧化钼纳米结构及其薄膜的方法，其工艺步骤如下：

a)清洁衬底基板；

b)红外烧结炉设有蒸发源区和基板区，使蒸发源区温度为温度T₁，基板区温度为T₂，

T₁＞T₂，并保持稳定；

c)将钼蒸发源和衬底基板输送至所设定温度区T₁和T₂，并保持一定的时间t；

d)降温并冷却至室温；

e)取出基板。

所述的钼蒸发源可以是钼粉、钼片和钼舟。

在上述工艺中，采用的钼蒸发源可以是钼粉或钼舟或钼片；采用的衬底基板可以是硅片、玻璃、ITO玻璃以及其它耐高温的材料，几何形状不限，面积大小任意。

本发明所述的一种采用用红外烧结炉制备三氧化钼纳米结构及其薄膜的方法，制备工艺简单、产率高、制备过程不需要其它的气氛、成本低廉、适合于大面积制备MoO₃纳米结构及其薄膜。所制备的三氧化钼纳米结构及其薄膜在电子器件中有潜在应用。对推进MoO₃纳米材料的应用有重要意义，同时对发展制备准一维纳米材料的方法和技术有重要的意义。

附图说明

图1a是ITO玻璃衬底上三氧化钼纳米带薄膜的SEM照片。

图1b是ITO玻璃衬底上三氧化钼纳米带的XRD谱。

图1c是ITO玻璃衬底上三氧化钼纳米带的Raman谱。

图1d是ITO玻璃衬底上三氧化钼纳米带的TEM图。

图1e是ITO玻璃衬底上三氧化钼纳米带的HRTEM及相应的电子衍射图。

图2a是玻璃衬底上三氧化钼纳米棒薄膜的SEM照片。

图2b是玻璃衬底上三氧化钼纳米棒的XRD谱。

图2c是玻璃衬底上三氧化钼纳米棒的Raman谱。

图2d是玻璃衬底上三氧化钼纳米棒的TEM图。

图2e是玻璃衬底上三氧化钼纳米棒的HRTEM及相应的电子衍射图。