[发明专利]氧化锌微/纳复合结构阵列薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微/纳复合结构阵列薄膜及制备方法，尤其是一种氧化锌微/纳复合结构阵列薄膜及其制备方法。

背景技术

同时具有微米结构阵列和纳米结构材料优点的微/纳复合结构阵列薄膜，因其表面均一、活性高，结构稳定，耦合效应强，而具有重要的应用价值，可广泛地应用于高活性、高稳定性和可重复性器件。例如：聚苯乙烯微米球/碳纳米管复合结构阵列薄膜具有可调节的表面润湿行为，在特定条件下可实现表面超疏水特性，比单纯的碳纳米管膜或有序微米球阵列具有更优异的可调控润湿性能。又例如：贵金属微/纳复合结构阵列结合了纳米结构的高活性特征和有序微结构的高稳定性特点，在作为表面增强拉曼散射活性衬底时具有更大的优势。氧化锌纳米材料具有丰富的物理和化学性能，它在光电子器件、表面微流体、传感器等领域都具有重要的应用价值。由此，人们为了获得微/纳复合结构阵列作了一些尝试和努力，如在2004年4月7日公开的中国发明专利申请公开说明书CN 1487108A中披露的一种“由空心金属球构成的二维、三维有序纳米结构金属材料及制备方法”。它意欲提供一种由金属包裹的介质球或者空心金属球壳所组成的二维和三维有序纳米结构金属材料及制备方法；其中，二维有序纳米结构金属材料为由金属包裹的介质球或者空心金属球在衬底上按六方排列形成二维阵列，其中的介质球为胶体球，金属可以是金或银等，制备方法以胶体晶体为模板，采用先浸锡敏化，再化学镀金属的工艺。但是，无论是二维有序纳米结构金属材料，还是其制备方法，均存在着不足之处，首先，构成二维有序纳米结构金属材料的由金属包裹的介质球的介质球体和其外包裹着的金属的层厚虽有着较大的尺寸差异和两者间属复合结构，然而其仍同属纳米级而并不是微/纳复合结构阵列，同样，构成二维有序纳米结构金属材料的空心金属球既是纳米尺寸，又仅为单壳层结构，而不是内外层具有不同构造的复合结构，从而其与由金属包裹的介质球一样，限制了其可能获得的优越性能和独特的用途；其次，无论是金属包裹的介质球，还是空心金属球，其作为外壳的金属层表面均过于光滑，使其极难有较高的比表面积，尤其是金属层无法具有氧化锌层的物理和化学性能；再次，制备方法不能获得内外层具有不同微/纳复合结构的氧化锌阵列薄膜。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种单层有序六方排列的微米球的外表面为纳米氧化锌的氧化锌微/纳复合结构阵列薄膜。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种氧化锌微/纳复合结构阵列薄膜的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：氧化锌微/纳复合结构阵列薄膜包括衬底上置有的有序六方排列的单层球阵列，特别是，

所述球阵列中的球由介质球及其外表面依次覆有的金膜和氧化锌纳米棒/锥构成，其中，介质球的外直径为1～30μm、金膜的厚度为5～50nm、氧化锌纳米棒/锥的厚度为200～800nm；

所述氧化锌纳米棒/锥的棒/锥轴线与所述球的球心相垂直，其棒/锥长为200～800nm、棒/锥直径为80～160nm、锥的锥度为3～30度。

作为氧化锌微/纳复合结构阵列薄膜的进一步改进，所述的介质球为聚苯乙烯胶体球，或二氧化硅球，或空心球。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：氧化锌微/纳复合结构阵列薄膜的制备方法包括将单层晶体模板置于衬底上，以及氧化锌电解液的配制，特别是完成步骤如下：

先将其上带有单层晶体模板的衬底置于压力为5～10Pa下离子溅射沉积金膜，得到金膜球阵列，再将其上附有金膜球阵列的衬底置于温度为60～80℃下的氧化锌电解液中，以其作为工作电极，于沉积电流密度为-0.3～-2.0mA/cm²下采用三电极法电沉积30min～4h，制得氧化锌微/纳复合结构阵列薄膜。