氧化锌纳米线的制备方法及其产品和应用与流程

本发明属于材料化学技术领域，具体涉及到一种氧化锌纳米线的制备方法及其产品和应用。

背景技术：

纳米氧化锌(zno)属ⅱ-ⅵ族，是一种重要的直接带2n型氧化物半导体材料，也是一种高端的高功能精细无机产品，研究者发现其具有诸多特殊的性质，不仅具有极好的化学、机械和热稳定性，还具有如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等。微观的变化很多人看不到纳米材料的优异特性，但是，多年来的研究表明通过，现在纳米氧化锌在橡胶等各个领域以其优异的特性得到越来越广泛的应用。

近年来，线状纳米氧化锌的制备一直也是纳米氧化锌的热门研究方向，广大研究者提出的方法都各具特点，这也说明线状纳米氧化锌的制备具有很广阔的前景。尤其是应用于气体传感器中，纳米氧化锌对某些气体的响应灵敏，使用时间寿命长等特点，使得其被研究广泛，当前行业制备线状纳米氧化锌普遍存在形貌不均匀，过程繁杂，条件苛刻，环境要求高，步骤冗长等特点。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种氧化锌纳米线的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的氧化锌纳米线产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种氧化锌纳米线的制备方法，包括下述步骤为：

（1）制备氧化铝多孔模板；

（2）将纳米硅粉均匀涂布于氧化铝多孔模板中；

（3）氩气流动氛围下携带硝酸钆、醋酸锌混合气体分子进入石英管；

（4）在500-600℃纳米硅粉的晶面生长一段时间后，经700～900℃退火处理，制备得到的gd掺杂的氧化锌线。

步骤（2）中，所述纳米硅粉为具有n-(111)晶面的纳米颗粒。

所述涂布于氧化铝多孔模板中为通过超声的方法，将纳米颗粒均匀分布于多孔模板中。

在上述方案基础上，所述的纳米颗粒通过超声的方法均匀分布于氧化铝多孔模板中。

步骤（1）中，所述氧化铝多孔模板为两次阳极化制备的多孔氧化铝模板，具体步骤为丙酮超声除油→乙醇超声除油→氢氧化钠碱蚀→硝酸酸蚀→阳极氧化→氧化铝模板在磷酸溶液内扩孔，具体阳极化参数为：将预处理过后的铝板放入经过充分搅拌的磁力搅拌低温恒温槽内，配制2.8mol/l的磷酸溶液作为电解液，此时将铅板作为阴极，铝板便做阳极，使用铜棒相对固定，控制反应温度为0℃，恒电压50v，反应时间为2h。

步骤（3）中，所述硝酸钆、醋酸锌混合气体分子为硝酸钆/醋酸锌质量比为1比20。

步骤（4）中所述保温一段时间为500-600℃下保温2小时。

步骤（4）中所述退火处理为700～900℃下保温20-40分钟。

本发明还提供了一种氧化锌纳米线，根据上述任一所述方法制备得到，得到的gd掺杂的氧化锌线直径约为30-50nm、长度约为2-3μm的超长纳米线。

本发明也提供一种氧化锌纳米线在酒精气敏测试中的应用。

本发明优越性在于：方法操作简便，工艺简单，适用于工业化生产，制备的产品具有形貌均一等特点。制备得到的gd掺杂的氧化锌线直径约为30-50nm、长度约为2-3μm的超长纳米线，并将其应用于酒精气敏测试，验证其对酒精有良好的气敏传感响应。

附图说明

图1为实施例中氧化铝多孔模板图；

图2为实施例1线状纳米氧化锌图；

图3为实施例2线状纳米氧化锌图；

图4为实施例1线状纳米氧化锌对不同浓度酒精响应动态曲线图。

具体实施方式

本发明通过下面具体实例进行详细的描述，但是本发明的保护范围不受限于这些实施例子。

实施例1：

一种氧化锌纳米线的制备方法，按以下步骤：

首先，制备氧化铝多孔模板，方法为：丙酮超声除油→乙醇超声除油→氢氧化钠碱蚀→硝酸酸蚀→阳极氧化→氧化铝模板在磷酸溶液内扩孔，具体阳极化参数为：将预处理过后的铝板放入经过充分搅拌的磁力搅拌低温恒温槽内，配制2.8mol/l的磷酸溶液作为电解液，此时将铅板作为阴极，铝板便做阳极，使用铜棒相对固定，控制反应温度为0℃，恒电压50v，反应时间为2h，制备的氧化铝多孔模板图如图1所示。

然后，将纳米硅粉均匀涂布于氧化铝多孔模板中，氩气流动氛围下携带硝酸钆、醋酸锌分子进入石英管，利用si片n-(111)晶面，在600℃条件下生长，经900℃退火处理，制备得到的gd掺杂的氧化锌线直径约为30nm、长度约为5μm的超长纳米线，所述的线状纳米氧化锌图如图2所示。

将制得的纳米氧化锌线应用于酒精的测试中，实验设备使用hwc230a汉威气敏元件测试系统进行气敏性能测试，得到其对不同浓度的酒精响应曲线。

并将其应用于酒精气敏测试，如图4所示酒精浓度分别为：5×10^-6、10×10^-6、30×10^-6、50×10^-6、80×10^-6的响应曲线，其对酒精有良好的气敏传感响应。

实施例2：

一种氧化锌纳米线的制备方法，与实施例1近似，按以下步骤：

首先制备氧化铝多孔模板，制备方法为：丙酮超声除油→乙醇超声除油→氢氧化钠碱蚀→硝酸酸蚀→阳极氧化→氧化铝模板在磷酸溶液内扩孔，具体阳极化参数为：将预处理过后的铝板放入经过充分搅拌的磁力搅拌低温恒温槽内，配制2.8mol/l的磷酸溶液作为电解液，此时将铅板作为阴极，铝板便做阳极，使用铜棒相对固定，控制反应温度为0℃，恒电压50v，反应时间为2h。

然后，将纳米硅粉均匀涂布于氧化铝多孔模板中，氩气流动氛围下携带硝酸钆、醋酸锌分子进入石英管，利用si片n-(111)晶面，在500℃条件下生长，经700℃退火处理，制备得到的gd掺杂的氧化锌线直径约为50nm、长度约为3μm的超长纳米线。

将制得的纳米氧化锌线应用于酒精的测试中，实验设备使用hwc230a汉威气敏元件测试系统进行气敏性能测试，得到其对不同浓度的酒精响应曲线。

实施例3：

一种氧化锌纳米线的制备方法，与实施例1近似，按以下步骤：

首先制备氧化铝多孔模板，制备方法为：丙酮超声除油→乙醇超声除油→氢氧化钠碱蚀→硝酸酸蚀→阳极氧化→氧化铝模板在磷酸溶液内扩孔，具体阳极化参数为：将预处理过后的铝板放入经过充分搅拌的磁力搅拌低温恒温槽内，配制2.8mol/l的磷酸溶液作为电解液，此时将铅板作为阴极，铝板便做阳极，使用铜棒相对固定，控制反应温度为0℃，恒电压50v，反应时间为2h。

然后，将纳米硅粉均匀涂布于氧化铝多孔模板中，氩气流动氛围下携带硝酸钆、醋酸锌分子进入石英管，利用si片n-(111)晶面，在550℃条件下生长，经800℃退火处理，制备得到的gd掺杂的氧化锌线直径约为40nm、长度约为2μm的超长纳米线。

将制得的纳米氧化锌线应用于酒精的测试中，实验设备使用hwc230a汉威气敏元件测试系统进行气敏性能测试，得到其对不同浓度的酒精响应曲线。