[发明专利]一种SnO2/ZnO纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及一种SnO₂/ZnO纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

ZnO与SnO₂是两种重要的直接宽禁带半导体功能材料。ZnO是禁带宽度为3.37eV激子束缚能为60meV，SnO₂禁带宽度为3.6eV，激子束缚能为130meV，ZnO与SnO₂复合材料被广泛的应用在气体传感器、太阳能电池、光催化、锂离子电池负极材料和雷达波吸收材料。将ZnO与SnO₂这两种材料进行复合构成SnO₂/ZnO材料，较单一材料相比，在气敏、光催化性能等方面都有显著的提高，因此在生长过程中更好的控制ZnO与SnO₂纳米材料的生长获得质量好且具有特定分级结构的纳米复合材料，在应用上具有重要意义。目前已经有大量科研工作者从事ZnO与SnO₂材料的复合并取得了相应的成果，如中国专利CN200810116624公开了一种一维SnO₂-ZnO异质纳米枝杈结构的制备方法，利用气体传输，两步热蒸发法在Al₂O₃基片上生长得到以SnO₂为轴，ZnO为枝杈的SnO₂-ZnO异质纳米枝杈结构，其制备过程相对繁琐，需要高温环境，且得到的SnO₂-ZnO异质纳米枝杈结构杂乱无序，限制了材料的性质和应用。

发明内容

针对现有制备技术的缺陷和不足，本发明提供了一种直接在ZnO纳米棒上生长SnO₂纳米复合材料制备方法，其制备过程简单、合成速度快、反应温度低并且本发明制备的单晶SnO₂纳米棒均一、整齐地生长在ZnO纳米棒表面，有利于提高材料的性质。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：

一种SnO₂/ZnO纳米复合材料，包括ZnO纳米棒和生长在ZnO纳米棒表面 上的SnO₂纳米棒。

进一步地，包括单体，所述的单体包括ZnO纳米棒和生在在ZnO纳米棒上的SnO₂纳米棒。

具体地，所述的ZnO纳米棒的长径比为5～20，SnO₂纳米棒的长径比为5～60。

更具体地，所述的ZnO纳米棒的长度为5～10μm，ZnO纳米棒的直径为0.5～1μm；所述的SnO₂纳米棒的长度为200～600nm，SnO₂纳米棒的直径为10～40nm。

制备所述的SnO₂/ZnO纳米复合材料的方法，包括采用微波辅助水热法制备ZnO纳米棒，再在ZnO纳米棒上微波辅助水热法生长SnO₂纳米棒。

具体地，所述的微波辅助水热制备ZnO纳米棒包括：将强碱溶液加入到含锌化合物溶液中作为反应源，反应源在微波条件下进行水热反应，微波功率为400W，微波温度为200℃，微波时间为15min，将水热反应的产物洗涤为中性并烘干即获得ZnO纳米棒。

更具体地，所述的含锌化合物溶液为Zn(CH₃COOH)₂溶液，反应源中Zn(CH₃COOH)₂溶液的浓度为0.1mol/L，所述的强碱溶液为NaOH溶液，反应源中NaOH溶液的浓度为1.4mol/L。

具体地，所述的在ZnO纳米棒上采用微波辅助水热法生长SnO₂纳米棒包括：将含锡化合物溶液加入到强碱溶液中得到生长溶液，ZnO纳米棒加入到生长溶液中进行微波水热反应，微波功率为400W，微波温度为180～220℃，微波时间为15～60min，将微波水热反应的产物洗涤为中性并烘干即得SnO2/ZnO纳米复合材料。

更具体的，所述的含锡化合物溶液为SnCl₄溶液，所述的强碱溶液为NaOH溶液，生长溶液中NaOH与SnCl₄的摩尔比为[NaOH]:[SnCl₄]＝6～10:1，微波水热反应中SnCl₄与ZnO的摩尔比为[SnCl₄]:[ZnO]＝4～7:1。

本发明的优点为：