[发明专利]一种在ITO玻璃上制备可调控直径和高度的氧化锌纳米线/管阵列的方法

权利要求书

1.一种在ITO玻璃上制备可调控直径和高度的氧化锌(ZnO)纳米线/管阵列的方法，其特征在于该制备方法首先采用喷雾热分解法在ITO玻璃上制备ZnO种子层薄膜，再将ZnO种子层薄膜在氯化锌溶液里用电化学方法沉积得到高度取向的ZnO纳米线。最后，通过将ZnO纳米线阵列浸泡在KCl溶液里刻蚀，可得到ZnO纳米管阵列。

2.按权利要求1所述的一种在ITO玻璃上制备可调控直径和高度的氧化锌(ZnO)纳米线/管阵列的方法，其特征在于，制备方法包括如下步骤：

①采用喷雾热分解法在ITO玻璃上制备ZnO种子薄膜，采用以下步骤：

1)在恒温60-80℃下，将ITO玻璃基板依次在三氯乙烯(C₂HCl₃)、丙酮(CH₃COCH₃)、异丙醇(CH₃CH(OH)CH)溶剂里进行超声清洗10-25min，然后用超纯水冲洗干净，最后用氮气吹干。

2)将浓度为0.1-0.5M的醋酸锌和0.01-0.05M的醋酸(醋酸锌和醋酸摩尔比10∶1)依次溶解在乙醇与蒸馏水的混液里(1∶3，v/v)，充分混合均匀后，配制成ZnO种子层前驱体溶液。

3)将干净的ITO玻璃放置在电加热板上，温度加热至350-400℃时开始喷射雾状种子层前驱体溶液，喷雾时间为2-5min，得到厚度为20-50nm的ZnO种子层。

4)将附着有ZnO种子层的ITO玻璃放入管式炉内，在350-400℃下加热处理45-60min，制备成ZnO种子层薄膜。

②在氯化锌溶液里用电化学方法沉积制备高度取向的ZnO纳米线阵列，采用以下步骤：

1)采用标准三电极的电沉积系统，喷涂有ZnO种子层薄膜的ITO玻璃作为工作电极，铂丝电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极。

2)配置ZnO纳米线电沉积溶液，1-5x10^-4M的ZnCl₂为电沉积前驱物，0.1-3.4M的KCl为支持电解质。

3)在电沉积开始前，溶液在70-80℃恒温下，通氧气10-20min。在电沉积过程中，一直对溶液做鼓泡通氧处理。

4)对工作电极施加-1V vs饱和甘汞电极，沉积电量Q为2.5-50C/cm²，当Q超过设定值时，仪器自动停止工作。

5)取出样品，用去离子水冲洗干净后，用氮气吹干，制成ZnO纳米线阵列。

③将ZnO纳米线阵列浸在KCl溶液里刻蚀制备高度取向的ZnO纳米管阵列，采用以下步骤：

1)将制得的ZnO纳米线阵列放入浓度为2-3.4M的KCl溶液中，在70-80℃恒温下，刻蚀2-3小时。

2)取出样品，用去离子水冲洗干净后，用氮气吹干，制成ZnO纳米管阵列。

3.按权利要求1或2所述的一种在ITO玻璃上制备可调控直径和高度的氧化锌纳米线/管阵列的方法，其特征在于，可同时获得ZnO纳米线阵列和ZnO纳米管阵列。

4.按权利要求1或2所述的一种在ITO玻璃上制备可调控直径和高度的氧化锌纳米线/管阵列的方法，其特征在于，ZnO种子层薄膜由喷雾热解法制得，制作方法快捷，薄膜与ITO玻璃的附着力强，结晶度高。

5.按权利要求1或2所述的一种在ITO玻璃上制备可调控直径和高度的氧化锌纳米线/管阵列的方法，其特征在于，ZnO纳米线的高度由电量Q调控；ZnO纳米线的直径由KCl，ZnCl₂的浓度来调控。

6.按权利要求1或2所述的一种在ITO玻璃上制备可调控直径和高度的氧化锌纳米线/管阵列的方法，其特征在于，ZnO纳米管的管壁厚度由ZnO纳米线在刻蚀液中的刻蚀时间决定。

7.按权利要求1或2所述的一种在ITO玻璃上制备可调控直径和高度的氧化锌纳米线/管阵列的方法，其特征在于，电沉积方法制备ZnO纳米线和ZnO纳米管的操作简单，合成时间短，能量消耗低，产量较高。

8.按权利要求1或2所述的一种在ITO玻璃上制备可调控直径和高度的氧化锌纳米线/管阵列的方法，其特征在于，制备的ZnO纳米线和纳米管是由ZnO纳米晶组成，具有良好的光学和电学性能，可广泛应用于纳米晶太阳能电池、纳米传感器等领域。