专利名称：自源自衬底水热反应生长氧化锌纳米棒的方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化锌纳米结构的制备方法，尤其涉及一种水热反应自源自衬底水热反应生长氧化锌纳米棒的方法的方法。
背景技术：
纳米材料的结构和形貌对纳米材料的性能和应用有很大的影响。制备出特定结构和形貌的纳米晶体材料对于开发纳米材料性能的新领域有重要的意义。
在众多纳米材料中，氧化锌的纳米结构引起了普遍的兴趣。氧化锌是一种具有60meV激子束缚能和直接带隙宽度为3.37eV的宽禁带半导体。纳米结构的氧化锌由于其较大的表面积和良好的光、电、磁性能而备受重视，它有望在生物传感器、气体传感器、储氢器件、金属-离子电池、电化学超级电容、光电池、平板显示等领域会有着很好的应用前景。
目前氧化锌纳米棒的制备方法包括气相沉积法、高温分解方法、水热分解法等等。与本发明相比较而言，目前报道的这些方法存在反应温度高、设备复杂、成本高、效率低等缺点。因此，研究出一种操作简单、廉价、重复性好、能制备出形貌均匀的氧化锌纳米棒的方法有着重要意义。
发明内容
本发明是一种操作简单、制备条件温和、重复性好、产品形貌均匀的水热反应生长纳米管棒氧化锌的方法。
本发明采用如下技术方案一种自源自衬底水热反应生长氧化锌纳米棒的方法第一步将锌的质量含量大于99％的工业用锌片，分别用乙醇和去离子水对锌片进行超声波清洗；第二步将洗净的锌片置于盛有去离子水的内衬特氟隆不锈钢高压釜中，去离子水的体积占高压釜容积的30～40％，并将高压釜密闭；
第三步将高压釜放入可控温烘箱中，在95±5℃下加热20～24小时，再将锌片取出，用去离子水冲洗样品表面，在空气中晾干后即可在锌片的表面上获得纳米棒晶体结构的氧化锌。
本发明将锌片和去离子水放入95±5℃的可控温烘箱中加热20～24小时，取出清洗，晾干，可获得具有均匀密集排列的氧化锌纳米棒。本发明采用的试剂品种少、引入离子少、成本低、实验操作简单，可以获得在大面积内均匀的纳米棒状结构。获得的氧化锌纳米棒平均直径为100nm，纳米棒平均长度为2μm。
与现有技术相比，本发明具有如下优点1.本发明只采用了锌片和去离子水中溶解的氧，无需利用同类制备纳米结构氧化锌化学反应方法所采用的化学试剂。一方面，使制备过程进一步简单化，同时进一步降低了制备成本；另一方面，减少了反应溶液中的离子种类，减少了不利的影响因素，更提高了产品纯度。
2.本发明利用参与反应的锌片作为产品自源衬底。本身具有导电性的锌自源衬底，为随后纳米结构薄膜的各种电学测量提供了方便，另外，自源自衬底上的纳米氧化锌结构更有利于制成各种传感器以及其它器件，如气体/液体传感器和场发射器件。
3.本发明采用低温的反应过程，反应条件温和，易于控制。同时反应条件受外界影响有限，制备过程重复性好。制备的纳米结构氧化锌排列紧凑、形貌均匀，大小为纳米尺寸。
图1是由本发明实验所得到的氧化锌纳米棒排列扫描电子显微(SEM)图像，氧化锌纳米棒排列均匀紧凑。
图2是由本发明实验所得到的氧化锌纳米棒排列扫描电子显微(SEM)图像，氧化锌纳米棒平均直径约为100nm，平均长度约为2μm。
图3是由本发明实验所得到的氧化锌纳米棒排列X射线衍射(XRD)图像，所得样品的结构成分与标准相匹配。
具体实施例方式
下面是本发明的具体实施实验
一种自源自衬底水热反应生长氧化锌纳米棒的方法第一步将锌的质量含量大于99％的工业用锌片，分别用乙醇和去离子水对锌片进行超声波清洗，通常，超声波频率可选择超声波清洗器的工作频率，即用40KHz的超声波进行清洗，上述工业用锌片的锌的质量含量为99％、99.2％、99.8％或99.9％，锌片的尺寸为15×15×2mm3；第二步将洗净的锌片置于盛有去离子水的内衬特氟隆不锈钢高压釜中，去离子水的体积占高压釜容积的30～40％，并将高压釜密闭，上述去离子水的体积可以选择占高压釜容积的30％、35％或40％，例如将洗净的锌片置于盛有20ml去离子水的内衬特氟隆不锈钢高压釜中，高压釜容积为50ml；第三步将高压釜放入可控温烘箱中，在95±5℃下加热20～24小时，再将锌片取出，用去离子水冲洗样品表面，在空气中晾干后即可在锌片的表面上获得纳米棒晶体结构的氧化锌。
参照图3，由XRD分析结果可以看出图中的最强的几个峰出现在34.4°和36.2°，分别对应着氧化锌(0002)和(1011)方向上的晶格面，说明了纳米结构的氧化锌主要是沿着 方向生长的。
权利要求
1.一种自源自衬底水热反应生长氧化锌纳米棒的方法，其特征在于第一步将锌的质量含量大于99％的工业用锌片，分别用乙醇和去离子水对锌片进行超声波清洗；第二步将洗净的锌片置于盛有去离子水的内衬特氟隆不锈钢高压釜中，去离子水的体积占高压釜容积的30～40％，并将高压釜密闭；第三步将高压釜放入可控温烘箱中，在95±5℃下加热20～24小时，再将锌片取出，用去离子水冲洗样品表面，在空气中晾干后即可在锌片的表面上获得纳米棒晶体结构的氧化锌。
全文摘要
本发明公开了一种自源自衬底水热反应生长氧化锌纳米棒的方法先将锌的质量含量大于99％的工业用锌片，分别用乙醇和去离子水对锌片进行超声波清洗；再将洗净的锌片置于盛有去离子水的内衬特氟隆不锈钢高压釜中，去离子水的体积占高压釜容积的30～40％，并将高压釜密闭；最后将高压釜放入可控温烘箱中，在95±5℃下加热20～24小时，再将锌片取出，用去离子水冲洗样品表面，在空气中晾干后即可在锌片的表面上获得纳米棒晶体结构的氧化锌。本发明采用的试剂品种少、引入离子少、成本低、实验操作简单，可以获得在大面积内均匀的纳米棒状结构。获得的氧化锌纳米棒平均直径为100nm，纳米棒平均长度为2μm。
文档编号B82B3/00GK101037221SQ20071001991
公开日2007年9月19日 申请日期2007年2月2日 优先权日2007年2月2日
发明者徐春祥, 刘金平, 朱光平, 李欣, 崔一平 申请人:东南大学