[发明专利]一种高导电性、宽光谱高透过性的MgZnAlO及其复合结构纳米纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种MgZnAlO及其复合结构的纳米纤维制备的方法，是利用静电纺丝技术和原子层沉积技术相结合的方法生长高导电性、宽光谱高透过性的MgZnAlO及其复合结构的纳米纤维，属于半导体材料技术领域。 

背景技术

纳米纤维具有许多优异性能，如小尺寸效应、表面和界面效应、量子尺寸效应宏观量子的阳隧道效应，从而在化工、医药、涂料、汽车工业、生物工程以及光催化等众多领域都有着广泛的应用前景。纳米纤维包括无机纳米纤维和有机纳米纤维。目前生长纳米纤维的方法有很多，如拉伸法、模板合成法、自组装法、微相分离法及静电纺丝等。其中静电纺丝技术以操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用。但是对于无机纳米纤维，在配制电纺溶液时，首先需要将把无机盐溶入到有机聚合物溶剂中，其溶解程度将极大影响产物的最后形貌。且在制备无机纤维时，需进行高温处理，除去纤维中的有机成分，因此得到的无机纳米纤维多数都是多晶颗粒构成的，其表面不光滑，多呈现项链状或多孔结构。此外，在进行多元合金的纳米纤维制备过程中，其组分的控制也较为困难。因此需要有更加优秀的制备手段或方法解决上述问题。 

ZnO的禁带宽度为3.37eV，激子束缚能60meV，具有透明度高和优秀的室温发光性能，而且是环保型材料，原料丰富，成本低，无毒。在橡胶制造、陶瓷工业、医药卫生、电子领域、化妆品领域都有应用，特别是在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中有着广泛的应用。而纳米ZnO由于具有纳米材料特有的性质使得它在航天、电子、冶金、化学、生物和环保等领域展示了十分广阔、诱人的前景。然而随着研究的深入，要求材料具有更好的导电特性，更宽的光谱透过性，因此继续开发具有上述特点的纳米纤维材料。 

发明内容

针对背景技术中提出的问题，本发明采用了静电纺丝技术和原子层沉积(ALD)技术相结合的方法制备高导电性、宽光谱高透过性的MgZnAlO及其复合结构的纳米纤维，方法简单，容易实现，所获得的纳米纤维。 

本发明具体步骤为： 

1.采用静电纺丝技术生长PVP纳米纤维。 

2.以PVP纳米纤维作为模板，利用原子层沉积技术在其上沉积MgZnAlO薄层，构建MgZnAlO/PVP复合结构纳米纤维。 

3.对复合结构纳米纤维进行高温退火处理，可以去除PVP模板，得到管状MgZnAlO纳米 纤维。 

本发明其技术效果在于，结合静电纺丝技术和原子层沉积(ALD)技术，所得到的纳米纤维表面光滑，并能对纤维尺寸和化学组分进行精确控制。见图1所示。通过对Mg和Al组分的调节，来获得高导电性、宽光谱高透过性的纳米纤维。 

附图说明

图1是实施例一获得的MgZnAlO/PVP复合结构纳米纤维的SEM图像。图2是实例一获得的MgZnAlO/PVP复合结构纳米纤维的EDS谱。图1兼作为摘要附图。 

具体实施方式

实施例一： 

1、配制PVP电纺溶液，采用静电纺丝技术生长PVP纳米纤维，长过程如下： 

(1)0.5g的PVP溶解10毫升乙醇中形成PVP/乙醇溶液，然后搅拌5小时。静电纺丝之前，溶液在室温下静态放置24小时以便去除气泡。 

(2)前驱体溶液装入配有针头的注射器，高压电源(高达30kv)的正极连接到注射器针头，同时负极连接到铝箔收集板。本实验中，施加的高压为10千伏同时针尖和铝箔收集板的距离是15厘米。PVP的纤维就被收集在铝箔收集板上。 

2、以PVP为模板，去离子水、二乙基锌、三甲基铝和乙基二戊镁为前驱体源，采用原子层沉积技术沉积MgZnAlO薄层，得到MgZnAlO/PVP复合结构纳米纤维，生长过程如下： 

(1)脉冲时间：四个前驱体源脉冲为15ms 

(2)等待时间：除去离子水等待时间为5s，其余三个前驱体源等待时间分别为5s、5s和5s。 

(3)生长温度：乙基二戊镁的温度为80℃，其余前驱体源温度为室温即可。反应室温度为150℃进行沉积； 

(4)循环周期：去离子水、二乙基锌进行4次沉积，去离子水、乙基二戊镁进行1次沉积，循环4次，去离子水、三甲基铝进行进行1次沉积，循环2次。反应结束后得到MgZnAlO/PVP复合结构纳米纤维，见图1所示。 

3、对复合结构的纳米纤维进行高温退火处理，当温度达到一定温度(400℃左右)时，就可以去除PVP模板，得到管状MgZnAlO纳米纤维。