[发明专利]一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及打印技术领域，尤其涉及一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法。

背景技术

喷墨打印是一种非接触式印刷技术，通过计算机软件控制，使墨滴从喷嘴快速连续地打印到打印介质上。喷墨打印技术中的墨水具有多样性的优点，可以是无机物、有机物，甚至是细胞等，鉴于此优点，喷墨打印技术应用在众多领域。Wu等人采用金属氧化物前驱体制备氧化物薄膜制备薄膜晶体管、光电探测器及稀磁性半导体材料。Shen等人采用氧化锌前驱体为墨水主要组成，采用喷墨打印技术制备ZnO(氧化锌)气体传感器薄膜，采用此方法，研究了薄膜厚度和掺杂浓度对薄膜的电阻和敏感度的影响。

而金属氧化物前驱体通常需要在500℃及以上温度热处理才能除去其中的有机杂质，这对打印基底材料的耐热性提出了较高的要求，而且形成薄膜图案的均一性也受影响。

金属氧化物颗粒墨水直接形成薄膜图案，可克服上述所有问题，而研制性能稳定的金属氧化物半导体纳米材料墨水仍然是世界难题。目前研究报道金属氧化物墨水的组成需要易溶于溶剂体系的金属前驱体从而能够形成溶液相，此种方法限制了金属氧化物前驱体的选择范围，并且需要在较高温度处理，才能最后形成金属氧化物，也限制了喷墨打印模板的选择。

发明内容

本申请提供一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法，解决了现有技术中需要再较高的温度下处理，才能形成金属氧化物，从而限制了喷墨打印模板的选择的技术问题。

本申请提供一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法，所述包括：制备Mg_0.05Zn_0.95O纳米颗粒，所述纳米颗粒的尺寸在20nm～80nm，包括：将Zn(CH₃COO)₂·2H₂O溶解于去离子水中，配成醋酸锌溶液；将所述醋酸锌溶液与醋酸镁溶液混合，调整pH值，再加入单体丙烯酰胺和N，N’—亚甲基双丙烯酰胺，并倒入温水浴中的瓶中，进行搅拌；待水浴锅升温至70℃-90℃，添加过硫酸铵引发剂溶液，搅拌，降温，倒入无水乙醇并搅拌，烘干；将凝胶研磨成粉末，并进行焙烧，获得Mg_0.05Zn_0.95O纳米颗粒；对所述Mg_0.05Zn_0.95O纳米颗粒的进行表面改性，包括：将所述Mg_0.05Zn_0.95O纳米颗粒与去离子水混合，添加PEG(400)，使PEG和ZnO的摩尔比为1:1；进行超声振荡；静置沉淀后除去上清液，保留下层的浑浊液，并将浑浊液干燥，获得表面改性后的Mg_0.05Zn_0.95O纳米颗粒；墨水的制备，包括：将2～5mL的丙三醇、8～15mL的无水乙醇和3～10mL的乙二醇丁醚依次滴入10～100mL蒸馏水，并搅拌，获得墨水溶剂；按照1:180～220的比例将改性后的Mg_0.05Zn_0.95O纳米颗粒与墨水溶剂混合，获得所述打印水性墨水。

优选地，所述将Zn(CH₃COO)₂·2H₂O溶解于去离子水中，配成醋酸锌溶液；将所述醋酸锌溶液与醋酸镁溶液混合，调整pH值；再加入单体丙烯酰胺和N，N’—亚甲基双丙烯酰胺，并倒入温水浴中的瓶中，进行搅拌，具体为：

将21.95g的Zn(CH₃COO)₂·2H₂O常温溶解于500mL去离子水中，配置成0.2mol·L^-1的醋酸锌溶液，量取71.25mL所述醋酸锌溶液和3.75mL的0.2mol·L^-1醋酸镁溶液于三颈烧瓶中，用HNO₃将溶液的pH调整为5；称取1.3712g单体丙烯酰胺和0.2742g网络剂N，N’—亚甲基双丙烯酰胺，倒入温水浴中的三颈烧瓶中，并用磁力搅拌器进行搅拌。

优选地，所述待水浴锅升温至70℃-90℃，添加过硫酸铵引发剂溶液，搅拌，降温，倒入无水乙醇并搅拌，烘干，具体为：

待水浴锅升温至70℃-90℃，添加3～4滴0.16g/mL的过硫酸铵引发剂溶液，不断搅拌反应2h后，将溶液降至室温，再倒入90mL无水乙醇搅拌使生成凝胶；将凝胶在120℃下烘干10h。