[发明专利]一种流水线式批量合成ZnO纳米带的方法

说明书

所属技术领域

本发明属于纳米材料组装与加工技术领域，涉及一种ZnO纳米带制备方法。

背景技术

氧化锌(ZnO)是一种II-VI族化合物,它既是性能优良的压电、热电和铁电材料,同时也是一种新型的宽禁带半导体材料。由于ZnO光增益系数高于GaN[1]，在制备紫外光发光二极管和室温半导体激光器方面具有重要的潜在应用价值,这使ZnO迅速成为短波半导体激光器件材料研究的国际热点[2-6]。ZnO还被广泛应用于诸如太阳能电池、声表面波器件、液晶显示、气敏器件、压敏器件等。随着纳米科技的发展,ZnO纳米结构与体材料相比具有更优异的性能。目前已经制备了许多不同形貌的ZnO一维纳米材料,并在激光、场发射、光波导、非线性光学等领域上有了新的用途。

纳米ZnO的制备方法很多，按照制备的环境是气体还是液体，一般可以分为气相法和液相法。所谓气相法主要是指在制备的过程中，源物质是气相或者通过一定的过程转化为气相，随后通过一定的机理形成所需纳米材料的方法。因此根据其源物质转化为气相的途径不同，气相法主要包括激光烧蚀法、化学气相沉积法、分子束外延、金属有机化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积、喷雾热分解、气相模板法等。所谓液相法主要是指在制备过程中，通过化学溶液作为媒介传递能量，从而制备得到纳米材料的方法。因此根据传递能量的方式或者载体不同，液相法可分为溶剂热法、水热法、化学反应自组装法、微乳液法、有机物辅助热液法、液相模板法等。其中气相法是现今制备ZnO一维纳米材料的主要方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种适于流水线批量快速生产ZnO一维纳米材料的方法。本发明的技术方案如下：

一种流水线式批量合成ZnO纳米带的方法，将带状金属Zn置于450～650℃的隧道式炉膛内，经高温氧化处理，表面形成ZnO层；出炉冷却后再在70～90℃的醋酸锌与聚乙烯醇的混合溶液中浸蘸，制成ZnO纳米带。

本发明提出的微纳米尺度的热处理工艺可为科学家们探索微观世界提供新的实验手段，应用范围也相当广泛。这样，就会使得微纳米加工技术进入更加人为可控设计与加工的程度。同时实现真正意义上的“纳米热处理技术”，并商业化。

具体实施方式

将带状金属Zn置于450～650℃的隧道式炉膛内，经高温氧化处理，使其表面形成ZnO层，出炉冷却后在70～90℃的醋酸锌与聚乙烯醇（PVA）的混合溶液中浸蘸。按照本发明提出的工艺，接近炉膛过程中，在炉体周围环境温度的影响下受热干燥。进入450～650℃的开放式炉膛内，经过高温处理，出炉冷却，得到成品表面上富集大量的ZnO一维纳米材料。在设计的流水线模型上，成品的数量，依赖于炉膛内的恒温区域和金属Zn基底带材的宽度。