[发明专利]一种自基底的SnO2纳米棒阵列的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体纳米材料的制备领域，特别涉及一种自基底的SnO₂纳米棒阵列的制备方法。

背景技术

近年来，各种形式的半导体纳米材料因其在化学探测、可循环电源电极、集成电路、太阳能电池等领域广阔的应用，越来越受到科学工作者广泛的研究兴趣。纳米尺度的一维半导体材料的阵列结构由于具有比表面积大、高度取向、优异的电子发射性质、易于集成化等性能特点，可用以制备广泛应用于微电子行业的纳米器件。

SnO₂是目前最广泛使用的一种气敏传感材料，以SnO₂为基的气敏传感器如今已在各个工业领域使用，是整个气敏传感器行业的基础，在可燃性气体，有害有毒气体的检测上得到广泛应用。在考虑响应时间、制作成本和使用寿命的条件下，为了进一步提高SnO₂材料对气体的选择性、灵敏度和稳定性等，人们把目光投向了SnO₂一维纳米结构材料，因为其一维纳米结构具有较其体材料更大的比表面积，对周围气氛的吸附能力及反应活性也都大大增强。制备SnO₂纳米结构的方法已有很多报告，这些大都集中在SnO₂颗粒粉体、多晶空心结构、纳米棒组装的花状结构等。而SnO₂一维结构组成的阵列只有数篇报道，如热蒸发法(Adv.Funct.Mater.，2005，15，57-62)、氧化锌模板法(J.Mater.Chem.，2009，19，1019-1023)，以及水热法(Nanoscale Res.Lett.，2010，5，1177-1181)、(J.Mater.Chem.，2009，19，1859-1864)、(CrystEngComm.，2010，12，4024-4027)等，但这些方法普遍存在着成本较高、制备过程较复杂，使用硅或金属衬底而使阵列和基底不能有效接触、不能实现微型化构建等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自基底的SnO₂纳米棒阵列的制备方法，该方法操作比较简单，容易规模化，对环境友好；所得的SnO₂纳米棒阵列具有优异的气体-电阻敏感性能，应用前景广阔。

本发明的一种自基底的SnO₂纳米棒阵列的制备方法，包括：

将锡源SnCl₄和氢氧化钠溶于水中，再加入含有表面活性剂(生长导向剂)的有机溶剂，混合均匀后，再搅拌10-50分钟使SnO₂纳米晶成核并在体系的辅助下自组装成为SnO₂薄层基底，然后在100～300℃进行水热反应1～50小时，由于SnO₂晶体生长的各向异性，在基底上生长成为垂直排列的纳米棒阵列；反应结束后，自然冷却至室温，过滤，洗涤，干燥即得。

所述的锡源SnCl₄与氢氧化钠摩尔比为1∶1-1∶100。

所述的氢氧化钠在水中的浓度为0.1-10mol/L。

所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠(SDS)，浓度为0.1～1mol/L。

所述的有机溶剂为乙醇、戊醇、正庚烷等中的一种或几种的混合液。

所述的SnO₂纳米棒阵列直接长在SnO₂薄层基底上，且该阵列形貌(纳米棒长度、密度等)可控。

所述的洗涤为用去离子水和乙醇洗涤。