一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及打印技术领域，尤其设及一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制 备方法。
【背景技术】
[0002] 喷墨打印是一种非接触式印刷技术，通过计算机软件控制，使墨滴从喷嘴快速连 续地打印到打印介质上。喷墨打印技术中的墨水具有多样性的优点，可W是无机物、有机 物，甚至是细胞等，鉴于此优点，喷墨打印技术应用在众多领域。Wu等人采用金属氧化物前 驱体制备氧化物薄膜制备薄膜晶体管、光电探测器及稀磁性半导体材料。化en等人采用氧 化锋前驱体为墨水主要组成，采用喷墨打印技术制备化0(氧化锋）气体传感器薄膜，采用 此方法，研究了薄膜厚度和渗杂浓度对薄膜的电阻和敏感度的影响。
[0003]而金属氧化物前驱体通常需要在500°C及W上温度热处理才能除去其中的有机杂 质，该对打印基底材料的耐热性提出了较高的要求，而且形成薄膜图案的均一性也受影响。
[0004]金属氧化物颗粒墨水直接形成薄膜图案，可克服上述所有问题，而研制性能稳定 的金属氧化物半导体纳米材料墨水仍然是世界难题。目前研究报道金属氧化物墨水的组成 需要易溶于溶剂体系的金属前驱体从而能够形成溶液相，此种方法限制了金属氧化物前驱 体的选择范围，并且需要在较高温度处理，才能最后形成金属氧化物，也限制了喷墨打印模 板的选择。
【发明内容】
[0005] 本申请提供一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法，解决了现有技术 中需要再较高的温度下处理，才能形成金属氧化物，从而限制了喷墨打印模板的选择的技 术问题。
[0006] 本申请提供一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法，所述包括；制备 Mg〇.wZ%95〇纳米颗粒，所述纳米颗粒的尺寸在20nm~80nm，包括；将Zn(CH3C00)2?2&0溶 解于去离子水中，配成醋酸锋溶液；将所述醋酸锋溶液与醋酸儀溶液混合，调整抑值，再加 入单体丙締酷胺和N，N'-亚甲基双丙締酷胺，并倒入温水浴中的瓶中，进行揽拌；待水浴 锅升温至70°C-90°C，添加过硫酸锭引发剂溶液，揽拌，降温，倒入无水己醇并揽拌，烘干； 将凝胶研磨成粉末，并进行赔烧，获得Mgn.w化cl.95〇纳米颗粒；对所述Mg(|.05化0.95〇纳米颗粒 的进行表面改性，包括；将所述Mg。.。5化。.％0纳米颗粒与去离子水混合，添加PEG(400)，使 阳G和化0的摩尔比为1:1;进行超声振荡；静置沉淀后除去上清液，保留下层的浑浊液，并 将浑浊液干燥，获得表面改性后的Mg。.。占叫.^〇纳米颗粒；墨水的制备，包括：将2~5血的 丙S醇、8~15mL的无水己醇和3~lOmL的己二醇了離依次滴入10~lOOmL蒸馈水，并揽 拌，获得墨水溶剂；按照1:180~220的比例将改性后的Mg。.。占叫.％〇纳米颗粒与墨水溶剂 混合，获得所述打印水性墨水。
[0007] 优选地，所述将化(C&COO)2? 2&0溶解于去离子水中，配成醋酸锋溶液；将所述醋 酸锋溶液与醋酸儀溶液混合，调整抑值；再加入单体丙締酷胺和N，N'-亚甲基双丙締酷 胺，并倒入温水浴中的瓶中，进行揽拌，具体为：
[000引 将21. 95g的Zn(C&COO)2'2&0常温溶解于500mL去离子水中，配置成0. 2mol的醋酸锋溶液，量取71. 25mL所述醋酸锋溶液和3. 75mL的0. 2mol?L-1醋酸儀溶液于S颈 烧瓶中，用HN03将溶液的抑调整为5 ;称取1. 3712g单体丙締酷胺和0. 2742g网络剂N， N'-亚甲基双丙締酷胺，倒入温水浴中的S颈烧瓶中，并用磁力揽拌器进行揽拌。
[0009] 优选地，所述待水浴锅升温至70°C-90°c，添加过硫酸锭引发剂溶液，揽拌，降温， 倒入无水己醇并揽拌，烘干，具体为：
[0010] 待水浴锅升温至70°c-90°c，添加3~4滴0. 16g/mL的过硫酸锭引发剂溶液，不断 揽拌反应化后，将溶液降至室温，再倒入90mL无水己醇揽拌使生成凝胶；将凝胶在120°C 下烘干lOh。
[0011] 优选地，所述将凝胶研磨成粉末，并进行赔烧，获得Mg。.wZrvwO纳米颗粒，具体 为：
[0012] 将所述凝胶研磨成粉末，放入相蜗中，无盖，在马弗炉中400°C下赔烧比，升温至 65〇1：赔烧1.化，获得65〇1：的锻烧的1肖。.。5化。.95〇纳米颗粒。
[0013] 优选地，所述进行超声振荡，具体为：
[0014] 超声振荡比，振荡温度为50°C。
[0015] 优选地，所述静置沉淀后除去上清液，保留下层的浑浊液，并将浑浊液干燥，获得 表面改性后的Mgn.ns化(1.95〇纳米颗粒，具体为；
[0016] 静置沉淀后除去上清液，保留下层的浑浊液，并将所述浑浊液干燥，具体可将浑浊 液倒在表面皿中，在烘箱中80°C条件下干燥lOh，获得表面改性后的Mg。.。占n。.w〇纳米颗粒。
[0017] 优选地，所述墨水溶剂还包括十二烷基横酸钢、十六烷基=甲基漠化锭、乳化剂 0P-10、聚己二醇（PEG, 400)、聚己締醇、聚己締化咯烧酬中的一种或多种。
[001引本申请有益效果如下；
[0019] 本申请基于环境友好型水基溶剂出发，采用正交实验法，研究表面活性剂、聚合 物、添加剂、不同ZnO基纳米颗粒合成方法W及不同改性方法对墨水黏度、表面张力和稳定 性的影响，并通过X射线衍射仪、电化学分析仪、紫外可见分光光度计对ZnO薄膜的结构和 光电性质进行了检测，探究出了较稳定的墨水体系，并能进行初步的打印测试，为W后研制 出性能更加优良的墨水提供了参考，使其薄膜工作温度低、性能更好，基底选择范围广，推 动金属氧化物半导体材料大规模薄膜图案在液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管、太阳能 电池等领域具有重要的应用前景。解决了现有技术中需要再较高的温度下处理，才能形成 金属氧化物，从而限制了喷墨打印模板的选择的技术问题。
【附图说明】
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例。
[0021] 图1为本申请较佳实施方式化0基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法的流程 图；
[0022] 图2为各有机溶剂对图1中制备的墨水表面张力的影响；
[002引图3为各有机溶剂对图1中制备的墨水黏度的影响（注；DW-蒸馈水、BCS-己二 醇了離、化一丙S醇、ABETH-无水己醇）；
[0024] 图4为不同赔烧温度下的化0薄膜的X畑图谱；
[0025] 图5为不同赔烧温度下的MZO薄膜的X畑图谱；
[0026] 图6为不同温度及光照前后的交流阻抗谱图对比。
【具体实施方式】
[0027] 本申请实施例通过提供一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法，解决 了现有技术中需要再较高的温度下处理，才能形成形成金属氧化我，从而限制了喷墨打印 模板的选择的技术问题。
[002引本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0029] 本申请基于环境友好型水基溶剂出发，采用正交实验法，研究表面活性剂、聚合 物、添加剂、不同ZnO基纳米颗粒合成方法W及不同改性方法对墨水黏度、表面张力和稳定 性的影响，并通过X射线衍射仪、电化学分析仪、紫外可见分光光度计对ZnO薄膜的结构和 光电性质进行了检测，探究出了较稳定的墨水体系，并能进行初步的打印测试，为W后研制 出性能更加优良的墨水提供了参考，使其薄膜工作温度低、性能更好，基底选择范围广，推 动金属氧化物半导体材料大规模薄膜图案在液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管、太阳能 电池等领域具有重要的应用前景。解决了现有技术中需要再较高的温度下处理，才能形成 金属氧化物，从而限制了喷墨打印模板的选择的技术问题。
[0030] 为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图W及具体的实施方式对上 述技术方案进行详细的说明。
[0031] 为了解决现有技术中需要再较高的温度下处理，才能形成形成金属氧化我，从而 限制了喷墨打印模板的选择的技术问题，本申请提供一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨 水的制备方法。如图1所示，所述ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法包括W下 步骤：
[00对步骤S101，制备Mga.wZ%950纳米颗粒，其中，纳米颗粒的尺寸在20nm~80nm(纳 米）。具体地，可W通过溶胶-凝胶法或高分子网络凝胶法制备Mg。.。5化。.gs0纳米颗粒，W下 W高分子网络凝胶法制备Mg。.wZn".g50纳米颗粒的具体步骤