[发明专利]一种特殊形貌ZnO薄膜的制备方法

摘要

一种特殊形貌ZnO薄膜的制备方法，其主要是在普通玻璃和PET衬底上，采用浸渍提拉法和滴涂法制备氧化石墨烯(GO，改进的Hummers法制备)模板，在GO模板上，以水热法/溶剂热法生长ZnO薄膜，制备得到具有不同多级结构的特殊形貌的ZnO透明薄膜。本发明通过调节GO模板的性能，实现了特殊形貌ZnO透明薄膜的可控生长。制备工艺简单，可控性好，所制备的ZnO薄膜与使用其他方法制备的相比具有更特殊的多级结构形貌，在光催化、染料敏化太阳能电池、气体传感器等领域有潜在应用价值。

主权项

1.一种特殊形貌ZnO薄膜的制备方法，其特征在于：(1)改进的Hummers法制备氧化石墨烯冰水浴和强烈搅拌条件下，在容器中加入硝酸钾、浓硫酸和天然鳞片石墨，上述三种原料的质量比为硝酸钾：浓硫酸：天然鳞片石墨＝2‑3：175‑182：2，0.5‑1h后缓慢加入KMnO4，KMnO4与硝酸钾的质量比为16:1‑3,转移到30‑40℃水浴中搅拌2‑6h，然后以1‑3滴/秒的速度、按混合物：去离子水质量比1‑1.2:2向上述混合物加入去离子水，滴加结束后转移至75‑85℃水浴中加热20‑40min，自然冷却，向上述混合溶液加入10‑30％的双氧水直至将残余的氧化剂还原，除去上清液，用稀盐酸和去离子水洗涤沉淀物至中性，低转速除去未反应的石墨，制得氧化石墨烯；(2)配制氧化石墨烯分散液将第一步制得的氧化石墨烯配制成0.5‑1.0mg·ml‑1的无水乙醇分散液，搅拌均匀后放入超声振荡器中90‑105W震荡10‑20min，待氧化石墨烯完全分散后移入离心管中进行分级处理，先用1000rpm离心4‑6分钟，取上层清液，然后用4000rpm离心4‑6分钟，取沉淀物，将其定容成质量浓度为0.5‑1.0mg·ml‑1的氧化石墨烯分散液；(3)衬底的预处理普通玻璃衬底常规程序清洗后，用Piranha，俗称食人鱼，溶液将衬底羟基化后备用；或PET衬底清洗干净后备用；(4)制备GO膜①用第二步配制的氧化石墨烯分散液，采用浸渍提拉法在预处理过的玻璃衬底上涂覆GO膜，提拉速率为1mm/min‑14mm/min，提拉8‑12层，初次提拉时玻璃衬底在氧化石墨烯分散液中浸泡1‑2min，之后不需要浸泡；②采用滴涂法在PET衬底上制备GO膜，将第二步制得的氧化石墨烯分散液0.2ml，分四次滴在PET衬底上，待液滴完全在衬底上铺展开后，氮气吹干，制得GO薄膜；(5)制备ZnO薄膜①以去离子水做溶剂，硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O做溶质，加入与硝酸锌等质量的六次亚甲基四胺，配制成0.05‑0.07mol/L的硝酸锌前驱液；将涂有GO膜的玻璃衬底放入装有硝酸锌前驱液的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，80‑90℃恒温反应6‑9h，随炉冷却，取出基片干燥后得到ZnO透明薄膜；②以无水乙醇为溶剂，硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O做溶质，加入与硝酸锌等质量的六次亚甲基四胺，配制成0.05‑0.07mol/L的硝酸锌前驱液；将硝酸锌前驱液放入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将涂有GO膜的PET衬底放入反应釜中，60‑80℃恒温3‑5h，随炉冷却，取出基片干燥后得到ZnO薄膜。