[发明专利]一种在柔性材料表面制备无机纳米材料层的方法

说明书

本发明涉及一种在柔性材料表面制备无机纳米材料层的方法，包括先在所述柔性材料的表面喷涂液态金属形成氧化层，然后在所述氧化层的表面制备无机纳米材料层的步骤。本发明使用液态金属氧化膜层作为柔性材料和无机纳米材料的缓冲层，很好地解决了在柔性材料表面制备无机纳米材料困难的问题，且提供的制备方法简单、成本低，可实现在柔性基底材料表面快速、大规模制备纳米结构。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种在柔性材料表面制备无机纳米材料层的方法，更具体地，涉及在柔性材料表面制备ZnO纳米结构的方法。

背景技术

无机材料具有小尺寸效应，因此具有广泛的用途，例如电池，疏水材料等；将无机材料负载在柔性高分子材料表面，实现有机无机复合材料，在应用领域具有明显的优势，但是，现有技术很难在柔性的高分子材料表面形成稳定的无机结构，这就给无机纳米材料的应用形成了障碍，限制了材料的应用领域。

因此，提出一种方法以克服无机材料难于在高分子材料表面形成的问题很有必要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的无机纳米材料在有机高分子柔性材料表面不易形成，制备困难的缺陷，提供一种在柔性材料表面制备无机纳米材料层的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种在柔性材料表面制备无机纳米材料层的方法，包括先在所述柔性材料的表面喷涂液态金属形成氧化层，然后在所述氧化层的表面制备无机纳米材料层的步骤。

其中，所述液态金属选自GaIn合金、GaInSn合金、GaInZn合金或GaInBi合金中的一种。这些液态金属的熔点适中，适宜在常温下进行喷涂，操作简便；且氧化膜易于形成，有助于无机材料的附着。

本发明优选采用GaIn合金，最优选采用Ga和In重量比为(5-20)：1的GaIn合金。此种配比的合金具有低熔点性质，有助于常温喷涂实验，且非常适宜无机纳米结构(尤其是ZnO纳米结构)的形成。本发明在具体应用时，可采用Ga和In重量比为5:1或10:1或15:1或20:1的GaIn合金，最优选采用Ga和In重量比为10:1的合金。

喷涂液态金属时可采用本领域常用的高压喷射枪，喷涂压力以8-12个大气压(优选10个大气压)为宜。本发明的方法既可在柔性材料的一面进行喷涂，也可在两面进行喷涂。

优选地，在喷涂过程中控制液态金属层的厚度不超过100μm，此种涂层厚度具有结合力高的优势，有助于涂层和基底的结合，制备得到高质量的材料。

本发明在柔性材料上制备无机纳米材料层之前，先喷涂形成一层液态金属氧化层，液态金属是一种在常温可以流动的液体，具有很高的表面能，当将液态金属喷涂在柔性材料表面后，液态金属很容易捕获空气中的氧气，形成氧化膜，氧化膜的形成阻止了进一步的氧化，这种氧化膜可以形成晶体生长的中心，有助于无机纳米材料在其上生长，最终形成稳定的无机纳米材料层。

本发明所述的无机纳米材料层的材质可依据具体需要选择制备，制备方法可采用水热合成法，即将已形成液态金属氧化层的柔性材料浸泡于无机纳米材料生长液中，于一定温度下反应一定时间，即可。

本发明优选地，无机纳米材料层的材质选自ZnO，或SnO中的一种，优选为ZnO，即本发明所述的方法特别适宜于制备ZnO纳米结构。

具体而言，在氧化膜上制备ZnO或SnO无机纳米材料层的操作为：将含Zn或Sn的盐和六次甲基四胺溶于水中，制备生长液；将形成氧化层的柔性材料浸于所述生长液中，于80-120℃条件下反应6-24h。

优选地，按重量份计，每100份水中溶有0.65-0.8份含Zn或Sn的盐和0.2-0.6份六次甲基四胺。

其中，所述含Zn或Sn的盐优选自硝酸锌或硝酸锡。