[发明专利]氧化锌纳米结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料的制备方法，尤其涉及一种氧化锌纳米结构的制备 方法。

背景技术

半导体工业的发展方向是更小、更快、更低能耗。然而，从微米电子时 代进入纳米电子时代之后，传统的半导体制造技术--光刻工艺(“自上而下” 的技术)显得越来越难以满足现在和未来的要求。由此，“自下而上”的技术， 或称为自组装技术被认为是未来发展的趋势。目前，人们已经利用这种自组 装技术合成了各种纳米结构，包括纳米线、纳米管，其潜在的应用领域包括 纳米电子、纳米光学、纳米感测器等。

氧化锌纳米材料具有优异的力学、电学、光学性能，可以用来制备紫外 激光器，太阳能电池器件，还可以通过磁性掺杂制备成稀磁半导体器件等。 佐治亚理工大学的王中林教授的课题组在氧化锌纳米材料研究领域做出了开 拓性贡献。他们分别合成了氧化锌的纳米带，纳米螺旋等各色各样的氧化锌 纳米结构(请参见，Nanobelts of Semiconducting Oxides，Science V291，P1947 (2001))。目前，制备各种形态的氧化锌纳米结构成为纳米材料领域研究的热 点之一。

现有技术揭示一种采用水热分解法制备氧化锌纳米结构的方法，其具体 包括以下步骤：将质量百分比浓度为25％的浓氨水滴加到质量百分比浓度为 0.06～0.15％的氯化锌溶液中，并充分搅拌；调整溶液的PH值为9～11，然后 将溶液置入密闭的容器中；对溶液进行超声处理25～35分钟；将一经过清洗 的衬底放入上述溶液中，并再次将上述溶液置入密闭的容器中；将该溶液放 入80～98℃环境下静置45～90分钟后，冷却至室温，并保持5～9小时以使其 老化；将衬底取出，用去离子水清洗，自然晾干后得到一氧化锌纳米管。

然而，采用现有技术制备氧化锌纳米结构具有以下不足：第一，浓氨水 与氯化锌溶液作为原料，残留物不易回收处理，会造成环境污染；第二，采 用水热分解法制备氧化锌纳米结构时间成本高，效率低；第三，该方法制备 的氧化锌纳米结构为氧化锌纳米管，比表面积小。

有鉴于此，确有必要提供一种不会造成环境污染，时间成本低，效率高， 且比表面积大的氧化锌纳米结构的制备方法。

发明内容

一种氧化锌纳米结构的制备方法，其具体包括以下步骤：提供一生长装 置，且该生长装置包括一加热炉与一反应室；提供一生长基底，并在该生长 基底上形成一金属层与一形成于该金属层上的催化剂层；所述金属层为铝膜， 所述催化剂层为金膜；将一金属锌块或金属锌粉与上述生长基底置入反应室 内；以及向反应室通入流量为20～1000毫升／分的含氧气体，并加热至1000℃ 进行反应生长氧化锌纳米结构，该氧化锌纳米结构包括多个氧化锌纳米管， 每个氧化锌纳米管内具有多个氧化锌纳米薄膜，所述多个氧化锌纳米薄膜的 表面平行于氧化锌纳米管的管壁，且多个氧化锌纳米薄膜连接在一起，将氧 化锌纳米管的内部空间分隔成多个空间，所述氧化锌纳米管的横截面为六边 形，且其管径为50纳米～1微米，所述氧化锌纳米管长度为100纳米～100微米。

相对于现有技术，本发明提供的氧化锌纳米结构的制备方法具有以下优 点：第一，由于采用金属锌和含氧气体作为原料，不存在污染的问题。第二， 采用本发明提供的方法制备氧化锌纳米结构，工艺简单，易于实现。

附图说明

图1为本技术方案实施例的氧化锌纳米结构的制备方法流程图。

图2为本技术方案实施例制备氧化锌纳米结构的装置的结构示意图。

图3为本技术方案实施例制备的氧化锌纳米结构的扫描电镜照片。

具体实施方式

以下将结合附图对本技术方案作进一步的详细说明。

请参阅图1及图2，本技术方案实施例提供一种氧化锌纳米结构的制备方 法，其具体包括以下步骤：

步骤一，提供一生长装置30，且该生长装置30包括一加热炉302以及一反 应室304。

本实施例中，所述反应室304优选为一石英管，其两端分别具有一入气口 306和一出气口308。该石英管置于加热炉302内可移动，且其长度比加热炉302 长，这样使得在实验中推、拉移动石英管时，总能保持石英管有一部分可以 置于加热炉302的内部。