专利名称：一种掺Sb-ZnO微纳球及其制备方法
技术领域：
本发明涉及了一种掺杂量及尺寸可调控的掺Sb-ZnO微纳球及其制备方法。
背景技术：
氧化锌(S1O)作为II-VI族宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度为3. 37eV,同时 ZnO激子束缚能高达60meV，在光电、催化、传感以及生化等不同领域有广阔的应用前景。零维ZnO微纳米结构具有许多新奇的性能，可以用于纳米紫外激光器、发光二极管、场发射晶体管和太阳能电池等纳米光电器件的构建模块，因此成为纳米半导体材料领域研究的新热
点ο此外，由于S1O中存在很多的本征缺陷，需要通过掺杂离子来实现或完善其性能， Mashkoor Ahmad等制备出由纳米线组成的中空ZnO微纳球，并对其进行Al、Sb掺杂，表现出了优异的储氢性能(Mashkoor Ahmad et al. J. Phys. Chem. C 114 Q010) 2560)。但是目前 Sb掺杂的纳米SiO的制备方法通常需要较严格的实验条件和昂贵的实验设备。中国专利 CN101700868A利用球磨混合Si粉、Sb2O3粉和C粉，并将混合粉末在通氧气和氩气气氛的管式炉中保温IOmin左右(合成温度为930°C 950°C )，得到掺Sb-ZnO微米线；其他主要制备方法还包括磁控溅射、分子束外延、脉冲激光沉积(CN1010377%)等物理方法。同时，掺杂的ZnO纳米结构的性能与其尺寸和掺杂量密切相关。
发明内容
本发明的目的是提供一种掺杂量及尺寸可调控的掺Sb-ZnO微纳球及其制备方法。本发明的掺Sb-ZnO微纳球的直径为300 1200nm，Sb和Si的原子百分比为 0. 06% 15. 0%。本发明的掺Sb-ZnO微纳球的制备方法，包括以下步骤1)将硝酸锌和六次甲基四胺按摩尔比1 1溶于水中，配置浓度为0. OlM 0. 2M 的硝酸锌和六次甲基四胺的水溶液，在配置好的溶液中添加等摩尔的锑离子和酒石酸盐， 使得锑离子和酒石酸盐的浓度分别为0. OOlM 0. 02M，搅拌均勻，得到水热反应的生长母液；2)将步骤1)的生长母液放入反应釜中，在80°C 120°C下保温0. 5 5h，静置， 取其沉淀物反复冲洗后离心，干燥，得到掺Sb-酒石酸锌微纳球粉末。3)将步骤2)得到的掺Sb-酒石酸锌微纳球粉末在500°C 800°C下热处理l_2h， 得到掺Sb-ZnO微纳球粉末。上述的酒石酸盐是酒石酸钾钠、酒石酸锑钾、酒石酸钾、酒石酸钠或酒石酸氢钾。本发明通过掺杂离子与酒石酸盐的共同调控，采用水热法制得掺Sb-酒石酸锌作为先驱体，经热处理后得到掺Sb-Zno微纳球颗粒，制备方法简单。在水热过程中，通过酒石酸盐和掺杂离子的共同调控，使这种掺杂的酒石酸锌先驱体各向同性生长成为零维的微纳球结构；经过50(TC 80(TC热处理，在有机酸根分解后仍能维持这种零维结构，得到掺Sb 的氧化锌微纳球。本发明的掺Sb-ZnO微纳球的尺寸与掺杂量可在一定范围内调控。
图1是掺Sb-ZnO微纳球的SEM图片图2是掺Sb-ZnO微纳球的SEM图片
具体实施例方式实施例11)将硝酸锌和六次甲基四胺按摩尔比1 1溶于水中，配置浓度为0. 02M的硝酸锌和六次甲基四胺的水溶液，在配置好的溶液中添加酒石酸锑钾，使得酒石酸锑钾的浓度为0. 005M，搅拌均勻，所得溶液作为水热反应的生长母液；2)将步骤1)的生长母液放入反应釜中，在110°C下保温池后，将溶液静置，取其沉淀物反复冲洗后离心，干燥，得到掺Sb-酒石酸锌微纳球粉末；3)将步骤2)中得到的掺Sb-酒石酸锌微纳球粉末在500°C热处理lh，得到掺 Sb-ZnO微纳球粉末。微纳球直径为540nm(图1)，Sb和Si的原子百分比为3. 22%实施例21)将硝酸锌和六次甲基四胺按摩尔比1 1溶于水中，配置浓度为0. 05M的硝酸锌和六次甲基四胺的水溶液，在配置好的溶液中添加等摩尔的三氯化锑和酒石酸钾钠，使得三氯化锑和酒石酸钾钠的浓度分别为0. 01M，搅拌均勻，所得溶液作为水热反应的生长母液；2)将步骤1)的生长母液放入反应釜中，在90°C下保温Ih后，将溶液静置，取其沉淀物反复冲洗后离心，干燥，得到掺Sb-酒石酸锌微纳球粉末；3)将步骤幻中得到的掺Sb-酒石酸锌微纳球粉末在800°C热处理lh，得到掺 Sb-ZnO微纳球粉末。微纳球直径为420nm(图2)，釙和Si的原子百分比为8.。实施例31)将硝酸锌和六次甲基四胺按摩尔比1 1溶于水中，配置浓度为0. 2M的硝酸锌和六次甲基四胺的水溶液，在配置好的溶液中添加酒石酸锑钾，使得酒石酸锑钾的浓度为 0. 02M，搅拌均勻，所得溶液作为水热反应的生长母液；2)将步骤1)的生长母液放入反应釜中，反应釜在90°C下保温池后，将溶液静置， 取其沉淀物反复冲洗后离心，干燥，得到掺Sb-酒石酸锌微纳球粉末；3)将步骤2)中得到的掺Sb-酒石酸锌微纳球粉末在700°C热处理池，得到掺 Sb-ZnO微纳球粉末。微纳球直径为llOOnm，Sb和Si的原子百分比为13. 5%。
权利要求
1.一种掺Sb-ZnO微纳球，其特征在于微纳球的直径为300 1200nm，Sb和Si的原子百分比为0. 06% 15. 0%o
2.制备权利要求1所述的掺Sb-ZnO微纳球的方法，包括以下步骤1)将硝酸锌和六次甲基四胺按摩尔比1 1溶于水中，配置浓度为0.01M 0.2M的硝酸锌和六次甲基四胺的水溶液，在配置好的溶液中添加等摩尔的锑离子和酒石酸盐，使得锑离子和酒石酸盐的浓度分别为0. OOlM 0. 02M，搅拌均勻，得到水热反应的生长母液；2)将步骤1)的生长母液放入反应釜中，在80°C 120°C下保温0.5 证，静置，取其沉淀物反复冲洗后离心，干燥，得到掺Sb-酒石酸锌微纳球粉末。3)将步骤2)得到的掺Sb-酒石酸锌微纳球粉末在500°C 800°C下热处理1-池，得到掺Sb-ZnO微纳球粉末。
3.根据权利要求2所述的掺Sb-ZnO微纳球的制备方法，其特征是所说的酒石酸盐是酒石酸钾钠、酒石酸锑钾、酒石酸钾、酒石酸钠或酒石酸氢钾。
全文摘要
本发明公开的掺Sb-ZnO微纳球，其直径为300～1200nm，Sb和Zn的原子百分比为0.06％～15.0％。制备方法如下将硝酸锌和六次甲基四胺溶于水中，添加等摩尔的锑离子和酒石酸盐，搅拌均匀，得到水热反应的生长母液；将生长母液放入反应釜中，在80℃～120℃下保温0.5～5h，静置，取其沉淀物反复冲洗后离心，干燥，然后在500℃～800℃下热处理，即可。本发明制备工艺简单，掺Sb-ZnO微纳球的尺寸与掺杂量可在一定范围内调控。
文档编号B82Y40/00GK102153130SQ20101058830
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者宋晨路, 张溪文, 徐刚, 李倩, 杜丕一, 沈鸽, 程逵, 翁文剑, 赵高凌, 韩高荣 申请人:浙江大学