一种硫化镉纳米花阵列的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种在透明导电玻璃基底上硫化镉纳米花阵列的制备方法。主要步骤如下：（一）将清洗干净的透明导电玻璃基底置于含镉前躯体、含硫前躯体和还原谷胱甘肽组成的水溶液中加热，反应完全后将透明导电玻璃基底从溶液中取出，用去离子水冲洗干净，制得硫化镉纳米棒阵列；（二）将长有硫化镉纳米棒阵列的透明导电玻璃基底进行氧等离子体清洗处理或者用稀酸处理其表面；（三）将透明导电玻璃基底再次置于含镉前躯体、含硫前躯体和还原谷胱甘肽组成的水溶液中加热，反应完全后将透明导电玻璃基底从溶液中取出，用去离子水冲洗干净，制得硫化镉纳米花阵列。本发明操作简单可控，有利于直接制备电子器件。
【专利说明】一种硫化镉纳米花阵列的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明设计纳米技术材料领域，尤其涉及一种硫化镉纳米花阵列的制备方法。
【背景技术】
[0002]具有支化结构的纳米阵列，比起纳米颗粒和一维纳米棒阵列来说，由于其具有更优良的电荷传输和光吸收性能，在材料科学领域引起了广泛的关注。目前可用来制备具有支化结构的纳米阵列的技术主要有:热气相沉积法、纳米球刻蚀法、胶束聚集法、微波加热法及溶液化学法。其中，溶液化学法操作简单、比较经济。[0003]硫化镉是一种带隙为2.4eV的重要的II _ VI族半导体，在发光二极管、平板显示屏、电通讯、数据存储及太阳能电池等方面有广泛的应用。Sung Oh Cho等人(CrystalGrowth&Design 8 (2008)629-630;Crystal Growth&Design 9 (2009)5259-5265;J.Phys.Chem.C 113(2009) 10981 - 10989;J.Phys.Chem.C 114(2010) 14029-14035;JournalofAlloys and Compounds 509 (2011) L353-L358)在溶液体系中制备了分散的硫化镉纳米支化结构，但得到的硫化镉纳米支化结构不适于直接制备电子器件，不容易被推广应用。中国专利200810060157.8公开了一种在导电基片上制备硫化镉纳米棒阵列的方法，可直接用于制备电子器件，但是此法得到的硫化镉纳米棒阵列比起本发明得到的硫化镉纳米花阵列来说，比表面积小，光吸收性能弱。因此，要同时用溶液化学法控制硫化镉纳米支化结构及在基底上的纳米阵列还是一种挑战，尤其是在透明的导电基底上溶液化学法制备硫化镉纳米花阵列的方法未见报道。
【发明内容】
[0004]一种硫化镉纳米花阵列的制备方法，包括以下步骤:
[0005]( I)将透明导电玻璃基底依次在洗洁精、丙酮、异丙醇、无水乙醇和去离子水中超声清洗并吹干，之后将清洗干净的透明导电玻璃基底置于含镉前躯体、含硫前躯体和还原谷胱甘肽组成的水溶液中加热，反应完全后将透明导电玻璃基底从溶液中取出，用去离子水冲洗干净，制得硫化镉纳米棒阵列；
[0006]透明导电玻璃基底为掺锡的氧化铟玻璃、掺氟的氧化锡玻璃或掺铝的氧化锌玻璃，超声清洗时间为10-30min。
[0007]含镉前躯体为硝酸镉、醋酸镉或硫酸镉。
[0008]含硫前躯体为硫脲、氨基硫脲、升华硫或硫代乙酰胺。
[0009]含镉前躯体、含硫前躯体和还原谷胱甘肽的摩尔比为:1:1:0.f 1:4:1 ;
[0010]反应温度为120_250°C，反应时间为l_24h ；
[0011](2)将长有硫化镉纳米棒阵列的透明导电玻璃基底于氧等离子体清洗仪中进行氧等离子体清洗处理或者用稀酸处理其表面；
[0012]氧等离子体清洗处理的功率为50-200W，压力为0.l_lmbar，处理时间为5_30min ；
[0013]稀酸为体积比为1%~30%的氢氟酸、盐酸或硝酸，处理时间为5iT30min ；[0014](3)将处理过表面的长有硫化镉纳米棒阵列的透明导电玻璃基底再次置于含镉前躯体、含硫前躯体和还原谷胱甘肽组成的水溶液中加热，反应完全后将透明导电玻璃基底从溶液中取出，用去离子水冲洗干净，制得硫化镉纳米花阵列。
[0015]含镉前躯体为硝酸镉、醋酸镉或硫酸镉。
[0016]含硫前躯体为硫脲、氨基硫脲、升华硫或硫代乙酰胺。
[0017]含镉前躯体、含硫前躯体和还原谷胱甘肽的摩尔比为:1:1:0.f 1:4:1 ;
[0018]反应温度为120_250°C，反应时间为l_24h ；
[0019]本发明所用的硫化镉纳米花阵列的制备方法，操作简单可控，有利于直接制备电子器件。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1实施例1、2、3、4或5中在透明导电玻璃基底上制备得到的硫化镉纳米棒阵列(低倍放大图a，高倍放大图c)和硫化镉纳米花阵列的SEM图(低倍放大图b，高倍放大图d)。
【具体实施方式】
[0021]为了进一步说明本发明，列举以下实施例，但它并不限制各附加权利要求所定义的发明范围。
[0022]实施例1
[0023]1.将掺锡的氧化铟玻璃基底依次在洗洁精、丙酮、异丙醇、无水乙醇和去离子水中超声清洗15min并吹干，之后 将清洗干净的掺锡的氧化铟玻璃基底置于盛有摩尔比为1:1:0.6的硫酸镉:硫脲:还原谷胱甘肽组成的水溶液(含镉前躯体的摩尔浓度为48mmol/L)的反应釜中于120°C加热12h，反应完全后将透明导电玻璃基底从溶液中取出，用去离子水冲洗干净，制得硫化镉纳米棒阵列；
[0024]2.将长有硫化镉纳米棒阵列的掺锡的氧化铟玻璃基底进行氧等离子体清洗处理，功率为120W，压力为lmbar，处理时间为5min。
[0025]3.将处理过表面的长有硫化镉纳米棒阵列的掺锡的氧化铟玻璃基底再次置于盛有摩尔比为1:4:1的硝酸镉:硫脲:还原谷胱甘肽(含镉前躯体的摩尔浓度为48mmol/L)的反应釜中于200°C加热2h，制得硫化镉纳米花阵列；实施例2
[0026]1.将掺氟的氧化锡玻璃基底依次在洗洁精、丙酮、异丙醇、无水乙醇和去离子水中超声清洗20min并吹干，之后将清洗干净的掺氟的氧化锡玻璃基底置于盛有摩尔比为1:3:0.2的醋酸镉:硫脲:还原谷胱甘肽组成的水溶液(含镉前躯体的摩尔浓度为48mmol/L)的反应釜中于220°C加热3.5h，反应完全后将透明导电玻璃基底从溶液中取出，用去离子水冲洗干净，制得硫化镉纳米棒阵列；
[0027]2.将长有硫化镉纳米棒阵列的掺氟的氧化锡玻璃基底浸入体积比为10%的氢氟酸水溶液中2min。
[0028]3.将处理过表面的长有硫化镉纳米棒阵列的掺氟的氧化锡玻璃基底再次置于盛有摩尔比为1:2:0.8的醋酸镉:硫脲:还原谷胱甘肽(含镉前躯体的摩尔浓度为48mmol/L)的反应釜中于140°C加热3.5h，制得硫化镉纳米花阵列；
[0029]实施例3[0030]1.将掺氟的氧化锡玻璃基底依次在洗洁精、丙酮、异丙醇、无水乙醇和去离子水中超声清洗30min并吹干，之后将清洗干净的掺氟的氧化锡玻璃基底置于盛有摩尔比为1:4:1的硫酸镉:硫代乙酰胺:还原谷胱甘肽组成的水溶液(含镉前躯体的摩尔浓度为48mmol/L)的反应釜中于150°C加热4h，反应完全后将透明导电玻璃基底从溶液中取出，用去离子水冲洗干净，制得硫化镉纳米棒阵列；
[0031]2.将长有硫化镉纳米棒阵列的掺氟的氧化锡玻璃基底浸入体积比为15%的氢氟酸水溶液中5min。
[0032]3.将处理过表面的长有硫化镉纳米棒阵列的掺氟的氧化锡玻璃基底再次置于盛有摩尔比为1:2:0.4的硫酸镉:硫代乙酰胺:还原谷胱甘肽(含镉前躯体的摩尔浓度为48mmol/L)的反应釜中于220°C加热3h，制得硫化镉纳米花阵列；
[0033]实施例4
[0034]1.将掺铝的氧化锌玻璃基底依次在洗洁精、丙酮、异丙醇、无水乙醇和去离子水中超声清洗15min并吹干，之后将清洗干净的掺铝的氧化锌玻璃基底置于盛有摩尔比为1:1:0.6的硝酸镉:硫代乙酰胺:还原谷胱甘肽组成的水溶液(含镉前躯体的摩尔浓度为48mmol/L)的反应釜中于200°C加热4h，反应完全后将透明导电玻璃基底从溶液中取出，用去离子水冲洗干净，制得硫化镉纳米棒阵列；
[0035]2.将长有硫化镉纳米棒阵列的掺铝的氧化锌玻璃基底浸入体积比为5%的硝酸水溶液中25min。
[0036]3.将处理过表面的长有硫化镉纳米棒阵列的掺铝的氧化锌玻璃基底再次置于盛有摩尔比为1:1:0.6的硝酸镉:硫代乙酰胺:还原谷胱甘肽(含镉前躯体的摩尔浓度为48mmol/L)组成的水溶液的反应釜中于160°C加热3h，制得硫化镉纳米花阵列；
[0037]实施例5
[0038]1.将掺锡的氧化铟玻璃基底依次在洗洁精、丙酮、异丙醇、无水乙醇和去离子水中超声清洗IOmin并吹干，之后将清洗干净的掺锡的氧化铟玻璃基底置于盛有摩尔比为1:2:0.6的硫酸镉:氨基硫脲:还原谷胱甘肽组成的水溶液(含镉前躯体的摩尔浓度为48mmol/L)的反应釜中于170°C加热12h，反应完全后将透明导电玻璃基底从溶液中取出，用去离子水冲洗干净，制得硫化镉纳米棒阵列；
[0039]2.将长有硫化镉纳米棒阵列的掺锡的氧化铟玻璃基底进行氧等离子体清洗处理，功率为200W，压力为0.5mbar，处理时间为15min。
[0040]3.将处理过表面的长有硫化镉纳米棒阵列的掺锡的氧化铟玻璃基底再次置于盛有摩尔比为1:4:1的硝酸镉:升华硫:还原谷胱甘肽(含镉前躯体的摩尔浓度为48mmol/L)的反应釜中于130°C加热24h，制得硫化镉纳米花阵列。
【权利要求】
1.一种硫化镉纳米花阵列的制备方法，包括以下步骤: (1)将清洗干净的透明导电玻璃基底置于含镉前躯体、含硫前躯体和还原谷胱甘肽组成的水溶液中加热，反应完全后将透明导电玻璃基底从溶液中取出，用去离子水冲洗干净，制得硫化镉纳米棒阵列； 含镉前躯体为硝酸镉、醋酸镉或硫酸镉；含硫前躯体为硫脲、氨基硫脲、升华硫或硫代乙酰胺；含镉前躯体、含硫前躯体和还原谷胱甘肽的摩尔比为:1:1:0.f 1:4:1 ;反应温度为120-250°C，反应时间为l-24h ； (2)将长有硫化镉纳米棒阵列的透明导电玻璃基底进行氧等离子体清洗处理或用稀酸处理其表面； 氧等离子体清洗处理的功率为50-200W，压力为0.Ι-lmbar，处理时间为5_30min ； 稀酸为体积比为1%~30%的氢氟酸、盐酸或硝酸，处理时间为5iT30min ； (3)将处理过表面的长有硫化镉纳米棒阵列的透明导电玻璃基底再次置于含镉前躯体、含硫前躯体和还原谷胱甘肽组成的水溶液中加热，反应完全后将透明导电玻璃基底从溶液中取出，用去离子水冲洗干净，制得硫化镉纳米花阵列； 含镉前躯体为硝酸镉、醋酸镉或硫酸镉；含硫前躯体为硫脲、氨基硫脲、升华硫或硫代乙酰胺；含镉前躯体、含硫前躯体和还原谷胱甘肽的摩尔比为:1:1:0.f 1:4:1 ;反应温度为120-250°C，反应时间为l-24h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的透明导电玻璃基底为掺锡的氧化铟玻璃、掺氟的氧化锡玻璃或掺铝的氧化锌玻璃。
3.根据权利要求1所`述的方法，其特征在于: 所述步骤(1)水溶液中含镉前躯体的摩尔浓度为30-60mmol/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于: 清洗干净的透明导电玻璃基底是将透明导电玻璃基底依次在洗洁精、丙酮、异丙醇、无水乙醇和去离子水中超声清洗并吹干。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:所述步骤(1)中超声时间为10-30min。
【文档编号】B82Y40/00GK103508482SQ201210224000
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2012年6月29日
【发明者】张文华, 李 灿, 杨春燕 申请人:中国科学院大连化学物理研究所