[发明专利]一种基于静电纺丝进行氧化锌纳米线低温制备的方法

说明书

本发明公开了一种基于静电纺丝进行氧化锌纳米线低温制备的方法，所述方法以锌氨/聚乙烯醇混合溶液作为纺丝液，采用静电纺丝方法制备氢氧化锌/聚乙烯醇混合纳米线，将得到的氢氧化锌/聚乙烯醇混合纳米线放入炉中加热，得到氧化锌纳米线。本发明以锌氨/聚乙烯醇混合溶液作为纺丝液，锌氨络合物在纺丝过程中水和氨气挥发，最终形成了氢氧化锌/聚乙烯醇混合纳米线。氢氧化锌的热分解温度仅为125℃，因此可以在不损伤有机柔性基板的条件下制得氧化锌纳米线。相比传统方法，本发明使得静电纺丝后样品的热处理温度可以大幅降低，减小了对有机柔性基板的热损伤，从而达到直接在柔性基板上基于静电纺丝法制备氧化锌纳米线的目的。

技术领域

本发明属于纳米材料制造领域，涉及一种基于静电纺丝可直接在柔性基板上进行氧化锌纳米线低温制备的方法。

背景技术

近年来，氧化锌作为一种常见的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料，由于其优良的物理化学性质，在压电材料、光电器件、化学传感器等方面有着巨大的应用前景。其中，氧化锌的纳米线结构由于其比表面积大、不易团聚、结构稳定的优点得到了国内外学者的广泛研究。研究一种合适的制备氧化锌纳米线材料的方法就显得十分重要。

在诸多的氧化锌纳米线的制备方法中，静电纺丝法由于其方法简单，成本低廉，纺得的纳米线长径比大、成分均匀，成为了制备纳米线材料的常用方法之一。传统的静电纺丝法利用乙酸锌、聚乙烯醇混合溶液作为纺丝液，在高电压形成的静电场中，带电纺丝液以微细流的形式喷出，在基板上沉积得到乙酸锌/聚乙烯醇混合纳米线，再将得到的样品于400~800℃煅烧，使乙酸锌分解，得到氧化锌纳米线。但是，由于这种方法需要高温煅烧这一步骤，而大部分柔性基板是有机聚合物，很难承受如此高的温度，这就使得这种方法无法直接在柔性基板上制备氧化锌纳米线，限制了静电纺丝法在柔性电子方面的应用。

因此，如何降低静电纺丝法所得样品的热处理温度，克服上述传统静电纺丝法制备氧化锌纳米线时所出现的问题成为本领域技术人员致力于研究的方向。

发明内容

针对上述传统静电纺丝法制备氧化锌纳米线存在的问题，本发明提供了一种基于静电纺丝进行氧化锌纳米线低温制备的方法。本发明利用锌氨/聚乙烯醇混合溶液作为纺丝液，基于静电纺丝技术可以直接在有机柔性基板上制备氧化锌纳米线。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于静电纺丝进行氧化锌纳米线低温制备的方法，所述方法以锌氨/聚乙烯醇混合溶液作为纺丝液，采用静电纺丝方法制备氢氧化锌/聚乙烯醇混合纳米线，将得到的氢氧化锌/聚乙烯醇混合纳米线放入炉中加热，得到氧化锌纳米线。

本发明中，所述锌氨/聚乙烯醇混合溶液中，锌氨溶液和聚乙烯醇溶液的混合体积比为1：1，其中：所述锌氨溶液中，锌氨络合离子的摩尔浓度为0.01~1mol/L；所述聚乙烯醇溶液中，聚乙烯醇的质量浓度为5~15%。

本发明中，所述静电纺丝过程中，控制注射器针头和接收面之间的电压为0.5~25kV。

本发明中，所述静电纺丝过程中，控制注射器针头距基板的距离为1~20cm。

本发明中，所述静电纺丝过程中，控制注射器针头处纺丝液流量为0.1~1ml/h。

本发明中，所述氢氧化锌/聚乙烯醇混合纳米线的加热温度为40~125℃，时间为1~120分钟。

本发明中，所述方法可以直接在有机柔性基板上制备氧化锌纳米线，所述有机柔性基板可以为聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰亚胺（PI）等所有可弯折柔性有机基板。