[发明专利]一种三维纳米网格结构的制备方法及其电子器件

说明书

本发明的一种三维纳米网格结构的制备方法及其电子器件，包括:在衬底上生长多根纳米线以形成阵列，多根所述纳米线排列形成用于固定和排列纳米颗粒的纳米线支架；将纳米颗粒置于纳米线支架中，并在高温条件下通入活性气体以使纳米颗粒与活性气体反应生成交联纳米线，其中交联纳米线之间或交联纳米线与纳米线支架之间相互交联从而形成三维纳米网格结构。本发明用于简化三维纳米网格结构的制备方法，且具有高可靠性和大表面积的优势。

技术领域

本发明涉及三维纳米网格结构的技术领域，具体涉及一种三维纳米网格结构的制备方法及其电子器件。

背景技术

纳米材料能提高和改善电子器件的性能。例如，采用纳米材料(如纳米颗粒、纳米线、以及多孔薄膜)可以增加比表面积，从而提高半导体气体传感器和电化学传感器的性能(如灵敏度)。

对于利用纳米颗粒制作三维纳米网格结构，需要组装和固定纳米颗粒，而在组装和固定的过程中不能使用胶水进行粘贴，原因在于胶水会覆盖纳米颗粒的表面，使纳米颗粒的电子传输性能下降，导致三维纳米网格结构的制备工艺复杂，且制备完成的三维纳米网格结构在稳定性和可靠性方面均不佳。

对于利用纳米线制作三维纳米网格结构，由于纳米线的结构纤细，导致其排列组装困难，使得三维纳米网格结构的制备工艺变得复杂。

对于利用多孔薄膜制作三维纳米网格结构，多孔薄膜难以形成三维立体空间，其制作成的三维纳米网格结构的总表面积有限。

若能制作成三维纳米网格结构，且其内部的交叉互联能够增强结构稳定性，通过增加三维纳米网格结构的厚度能够提升总表面积，从而能提升高三维纳米网格结构的可靠性和增大三维纳米网格结构的表面积。但是，如何通过简单的制备方法来制备出细密的三维纳米网格结构，仍是现有技术所面临的挑战。

在现有的三维纳米网格结构中，例如专利申请号为CN201710413839.1的一种交联网状碳纳米材料的制备方法，该专利提出了基于纳米碳骨架的网格结构，而网格结构中是以金属离子作为骨架节点、有机配体作为桥连基团，其材质不属于单晶材料，导致其结构稳定性较差。而且，这种碳骨架是金属有机物(MOFs)煅烧而成的多孔碳，其孔隙是内嵌的封闭结构，而且孔隙很小，该孔隙大小为与分子尺度相当的纳米量级，导致后续难以在孔隙内修饰催化剂；再者，由于氧化物只有在氧气氛围中才能避免高温分解，而这种碳骨架需要在惰性气体(如氮气或氩气)氛围下煅烧而成，惰性气体难以裂解，导致三维纳米网格结构中的氧化物纳米线支架得不到保护。

综上所述，如何通过简单的制备方法制备出的三维纳米网格结构件，且具有高可靠性和大表面积的优势，是本发明的创研动机。

发明内容

本发明的目的在于针对现有三维纳米网格结构的不足，提供一种三维纳米网格结构的制备方法及其电子器件，该三维纳米网格结构的制备方法简单，且具有低成本、高可靠性和大表面积的优势。

为实现上述目的，本发明提供一种三维纳米网格结构的制备方法，包括：

在衬底上生长多根纳米线以形成阵列，多根所述纳米线排列形成用于固定和排列纳米颗粒的纳米线支架；

将纳米颗粒置于纳米线支架中，并在高温条件下通入活性气体以使纳米颗粒与活性气体反应生成交联纳米线，其中交联纳米线之间或交联纳米线与纳米线支架之间相互交联从而形成三维纳米网格结构。

进一步地，所述纳米线是在衬底表面生长而成，且垂直或倾斜于衬底表面生长。

进一步地，所述纳米颗粒的粒径介于10纳米至1000微米之间。

进一步地，所述纳米颗粒包括反应物和催化剂，所述催化剂用于引导所述反应物的晶体生长成交联纳米线。

进一步地，所述反应物包括金属氧化物、金属氮化物、金属氯化物、金属硫化物中一者或多者的组合；或者