[发明专利]一种ZnO纳米花及其制备方法

说明书

本发明公开了一种ZnO纳米花及其制备方法。所述ZnO纳米花经过醋酸锌、碳酸锌混合溶液的制备，醋酸锌、碳酸锌混合薄膜的制备以及高温烧结三步制备完成。本发明所述ZnO纳米花呈现三维网络结构，可以在多种大尺寸衬底上实现可控生长，衬底包括玻璃、Si、蓝宝石、金属，有利于降低生产成本，而且制造设备简单，工艺成熟，方便规模化生产，本发明所述ZnO纳米花适用范围广，有望在光电探测器、气敏探测器和太阳能电池等领域发挥积极作用。

技术领域

本发明属于金属氧化物纳米材料领域，特别涉及一种ZnO纳米花及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展与进步，人们对材料提出了更高的要求：性能更高、成本更低。上个世纪90年代左右，纳米材料开始兴起。纳米材料具有大的比表面积、纳米尺寸效应、量子效应、局域表面增强效应等众多突出优点，因此一直以来都是研究的重点和热点。根据维度划分，纳米材料可以分为零维、一维、二维和三位纳米材料。其中纳米花是一种三维的纳米材料，可在气敏传感器件、催化反应等领域发挥重要作用。

ZnO是一种无毒、生物兼容性极佳、原材料丰富的半导体材料，在光催化降解、气敏传感、光电探测、光电显示等领域具有广阔的应用前景。因此，ZnO材料，特别是ZnO纳米材料一直深受研究人员的青睐。目前，人们大多用物理气相沉积(PVD)和化学气象沉积(CVD)的方法制备ZnO纳米花，但是物理气相沉积方法往往需要高真空和强磁场条件，这对制造设备要求很高，不易实现(如2001Science 291 1947)。而化学气象沉积的制备条件也比较苛刻，如Acta Physica Sinica,64,207802(2015)所述的一种制备ZnO纳米花的方法，需要在3.4Pa,600摄氏度条件下进行。这些方法对设备要求高，条件苛刻，且成本非常高，不利于产业化生产。另外，也有一些现有技术所需设备要求不高，如CN104190453A充分利用墨鱼骨的三维孔道结构，将其作为ZnO纳米花的生长载体，进一步的将负载ZnO纳米花的墨鱼骨作为ZnO催化反应的载体，利于ZnO催化活性的提高，以及提高催化剂利用率。但是该现有技术所需的墨鱼骨在大批量量产时不易获取相同规格的。现有技术CN105271362A则制备过程相对复杂。

针对现有技术的不足，本发明提供一种低成本、制造过程简单、可控的ZnO纳米花制备方案，对促进ZnO纳米花的应用和发展具有积极作用。

发明内容

本发明提供一种低成本、制造过程简单，制备的ZnO纳米花可控。本发明所述ZnO纳米花由多个纳米片组成，纳米片接连在一起，形成三维网络结构。

所述ZnO纳米花由以下技术方案实现。

一种ZnO纳米花的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)醋酸锌、碳酸锌混合溶液的制备：将醋酸锌、碳酸锌、乙醇(分析纯AR，体积分数为98％)按0.1-0.8g:0.035-0.3g:30-150mL的比例制备混合溶液，并用磁力搅拌器搅拌30-80min，获得均匀的混合溶液；

(2)醋酸锌、碳酸锌混合薄膜的制备：以载玻片、石英、硅片、蓝宝石、金属平板的一种为衬底，衬底尺寸为2cm×2cm-10英寸，使用旋涂仪(北京金时速仪器设备有限公司提供，型号为TA-280)在衬底上均匀涂覆一层醋酸锌、碳酸锌混合薄膜，具体的旋涂工艺如下：首先在衬底上使用滴管滴加5-15滴醋酸锌、碳酸锌混合溶液，然后第一次利用旋涂仪以350-500r/min的速度旋转衬底30-80s，使混合溶液均匀铺展在衬底上，之后，第二次以1200-1800r/min的速度旋转衬底10-50s，最后第三次以3500-5500r/min的速度旋转衬底50-150s，并在旋转过程中滴加3-15滴醋酸锌、碳酸锌混合溶液；