[发明专利]一种微纳功能材料生长方法及其量子点电池应用

摘要

本发明提供了一种微纳功能材料生长方法，该方法是利用气体和液体交界面附近一层液膜的特殊生长动力学，完美地合成出立体化和分级结构的纳米材料。本发明还提供了上述方法制备的微纳功能材料和量子点敏化太阳能电池，以及制备上述微纳功能材料的装置和应用。本发明的制作工艺巧妙地利用化学方法和自然界存在的力(如毛细力和对流力等)进行纳米材料生长自组装，利用本发明制备纳米材料，成本低廉，重复性高，易于产业化。

主权项

一种微纳功能材料生长方法，其特征在于，该方法是利用气体和液体交界面附近一层液膜的特殊生长动力学，完美地合成出立体化和分级结构的纳米材料，该特殊生长动力学为：由于“气液”界面处的特殊性：断裂的化学键使得化学活性更强、气液交界面的液膜存在温度梯度，在前期生长的纳米材料的择优生长面上形成渐变层，在此基础上，纳米材料继续生长；已生长的纳米材料在靠近液面处架构的液膜对纳米材料施加了毛细作用力；所述特殊生长动力学的实现包括以下具体步骤：(1)将纳米材料营养液放入密闭容器，使密闭容器中具有液相和气相；(2)起始阶段控制纳米材料营养液和生长基底在密闭容器中的生长环境，该环境中的气相和液相的温度和压强不同；(3)生长中期控制密闭容器中气体的泄露速率，通过使密闭容器中的气体慢慢泄漏，而容器内的液体持续汽化补充泄露的气体，逐渐趋向平衡；这样，容器内的液体就会因汽化而变少，进而使生长容器内的液面缓慢下降；(4)当密闭容器内的热力学系统实现动态平衡后，由于晶体的择优取向生长特性，该阶段生长的纳米材料与前期生长的并无太大区别；随后纳米功能材料继续生长，直至液面降至生长基底附近时，由于“气液”界面处特殊的生长动力学，在前期生长的纳米材料的择优生长面上形成渐变层，在此基础上，纳米材料继续生长；已生长的纳米材料在靠近液面处架构的液膜对纳米材料施加了毛细作用力；最终形成了完美的阵列式的分级结构的纳米功能材料。