[发明专利]ZnO/ZnS/FeS2核壳结构阵列薄膜及制备方法

摘要

ZnO/ZnS/FeS2核壳结构阵列薄膜的制备方法包括使用FTO导电玻璃作为基底清洗好的基底备用；制备均匀透明的种子层溶液；室温下将基底浸入种子层溶液在基底表面形成一层均匀的ZnO纳米晶种子层；配置均匀的前驱体溶液；使基底表面具有均匀致密的ZnO纳米棒阵列薄膜；使基底的表面覆盖有ZnO/Fe(OH)3复合纳米棒阵列；将ZnO/Fe(OH)3复合纳米棒阵列薄膜和纯度为99.5%的升华硫粉封装于石英管中；硫化ZnO/Fe(OH)3复合纳米棒阵列成为ZnO/ZnS/FeS2核壳纳米棒阵列。本发明具有能够吸收太阳光谱中波长大于362nm的可见光，光吸收和光响应性能好的优点。

主权项

ZnO/ZnS/FeS2核壳结构阵列薄膜的制备方法，包括以下步骤：1）使用FTO导电玻璃作为基底，依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中分别进行超声波清洗15min, 将清洗好的基底干燥后备用；2）将二水醋酸锌溶于乙二醇甲醚和乙醇胺的混合溶液中，乙醇胺与锌离子的摩尔比为1:1,将二水醋酸锌、乙二醇甲醚和乙醇胺混合溶液在60℃下磁力搅拌至二水醋酸锌溶解完全，形成均匀透明的种子层溶液；3）室温下将基底浸入种子层溶液，以200 mm/min的速度向上提拉镀膜，80℃干燥镀膜完成的基底，至少重复以上操作6次，在基底上形成至少6层镀膜；在空气气氛中对具有镀膜的基底进行350℃退火30min，从而在基底表面形成一层均匀的ZnO纳米晶种子层；4）配置硝酸锌和六次甲基四胺的水溶液，硝酸锌和六次甲基四胺的摩尔比为1:1,磁力搅拌该水溶液至硝酸锌和六次甲基四胺溶解完全，得到均匀的前驱体溶液；5)量取适量前驱体溶液，将前驱体溶液转移至反应釜中，将具有ZnO纳米晶种子层的基底浸泡于前驱体溶液中，将反应釜密封置于恒温干燥箱中，使ZnO纳米晶种子层生长成为ZnO纳米棒阵列；反应后将反应釜自然冷却至室温，再将基底从反应釜取出，用去离子水洗涤基底并干燥，此时，基底表面具有均匀致密的ZnO纳米棒阵列薄膜；6）配置浓度为6mmol/L的Fe(NO3)3溶液，室温下将具有ZnO纳米棒阵列薄膜的基底浸入该Fe(NO3)3溶液中静置，静置时间在1min之内，此时ZnO纳米棒阵列表面覆上一层Fe(OH)3层，取出基底并用去离子水洗涤后干燥，基底的表面覆盖有ZnO/Fe(OH)3复合纳米棒阵列；7）将ZnO/Fe(OH)3复合纳米棒阵列薄膜和纯度为99.5%的升华硫粉封装于石英管中，封装前抽真空至低于1ⅹ10‑2Pa，并充氩气反复置换5‑8次；8）封装后的试样在等温炉中进行硫化处理，硫化温度低于600℃，ZnO/Fe(OH)3复合纳米棒阵列转化为ZnO/ZnS/FeS2核壳纳米棒阵列，每个ZnO/ZnS/FeS2核壳纳米棒从内向外依次为ZnO内核、ZnS层和FeS2纳米颗粒层，基底表面覆盖ZnO/ZnS/FeS2核壳纳米棒阵列薄膜。