[发明专利]胶体ZnO/Au复合纳米材料的制备方法

说明书

本发明涉及半导体/金属复合纳米材料的制备领域，公开了一种胶体ZnO/Au复合纳米材料的制备方法，ZnO/Au复合纳米材料的合成过程是典型的晶种调制生长的过程。首先，运用自下而上的胶体合成方法制备出单分散性的Au纳米颗粒；其次，单分散性的Au纳米颗粒作为晶种加入到醋酸锌、油胺和十二烷醇的混合溶液中；磁力搅拌下，对混合溶液进行热处理得到胶体溶液；获得的产物用无水乙醇清洗，重新分散在己烷中，得到单分散性的胶体ZnO/Au复合纳米材料。本方法制备的胶体ZnO/Au复合纳米材料具有良好的分散性以及优异的光催化性能。

技术领域

本发明涉及复合纳米材料的制备领域，特别涉及一种胶体ZnO/Au复合纳米材料的制备方法。

背景技术

进入21世纪，随着纳米科学技术的迅速发展，新型复合多功能纳米材料开始受到人们的普遍关注。人们通过对材料的尺寸、组分、形态、表面结构的控制不仅可以实现材料能带结构的裁剪，而且可以改变材料的光学性质、磁学性质以及载流子的输运特性。通过采用自上而下的制造方法将金属触点集成在半导体器件上，在这样的体系中，界面区域相对于整个系统小的多，每个组分通常保持其原始特性。然而，运用自下而上的制备方法把半导体晶体和金属纳米颗粒组装成统一的纳米体系，在这样的体系中，金属纳米颗粒的局域表面等离激元共振能够诱导产生极大的局域电磁场增强，从而与其复合的半导体产生强烈的相互作用，导致整个体系出现新奇的光学效应，对我们进一步理解光和物质的相互作用起到重要意义。半导体/金属复合纳米结构由于具有独特的物理性质（金属纳米颗粒的表面等离激元和半导体纳米材料的光吸收和光发射性质），所以被广泛应用到纳米光电器件中。当半导体纳米晶体靠近金属表面时，半导体的自发辐射几率会发生变化，这表明半导体/金属复合纳米晶体可被用作电磁场分布的探针和纳米天线。同时，在半导体/金属复合纳米晶体的异质界面处会产生载流子的分离，使其可应用到光催化制备氢气等催化过程中。直接带隙半导体ZnO晶体具有优异的物理性能，所以在压电器件、探测器、太阳能电池和发光二极管等方面具有特殊应用，引起人们的广泛关注。局域表面等离激元使得Au纳米颗粒具有丰富的光学性质，其应用涵盖能源、生物医学、激光器等诸多领域。通过自下而上的胶体合成技术实现ZnO晶体和Au纳米颗粒的结合，构筑具有优异光学性质和强耦合作用的ZnO/Au复合纳米结构，可以广泛的应用于光催化、等离子体增强光谱、生物技术和太阳能电池等。大量研究报道了氧化锌/金属复合纳米结构由于异质界面处电荷转移效应导致其具有很强的光催化性能，而且ZnO/Au复合纳米结构已经被研究用于光催化水分解过程。研究人员也通过巧妙的设计实验过程控制晶体形核和生长，运用磁控溅射沉积、溶液共沉淀法、纳米颗粒自组织生长、光还原法以及阳离子交换等湿化学方法制备了ZnO/Au复合纳米材料。然而，制备高结晶质量、分散性良好以及强耦合作用的胶体ZnO/Au复合纳米材料仍然存在技术问题。由于纳米颗粒具有很大的比表面积，表面原子具有很强的化学活性，导致纳米颗粒很容易发生团聚效应。纳米颗粒的团聚效应严重影响了ZnO/Au复合纳米结构的理化性质，限制了其在光催化、生物技术以及光电器件中的应用。如何获得高质量、分散性良好的胶体ZnO/Au复合纳米材料是其广泛应用的关键问题。

发明内容

发明目的：针对现有ZnO/Au复合纳米材料存在的制备问题，本发明提供一种胶体ZnO/Au复合纳米材料的制备方法，能够制备出单分散性的胶体ZnO/Au异质复合纳米材料，具有较为优异的光催化性能。