[发明专利]一种二维介孔(GaN)1-x(ZnO)x固溶体纳米材料及其制备方法

说明书

本发明涉及半导体纳米材料领域，具体涉及一种二维介孔(GaN)_1‑x(ZnO)_x固溶体纳米材料及其制备方法。(GaN)_1‑x(ZnO)_x固溶体纳米材料为多孔的二维纳米片组装而成，形貌呈组装均一的花瓣状结晶良好的单晶结构；二维纳米片呈规则的六角形，二维纳米片的厚度为5～80纳米，二维纳米片的直径为0.5～10微米，二维纳米片的孔径为5～50纳米。该二维介孔(GaN)_1‑x(ZnO)_x固溶体纳米材料采用两步法制备而成，具有工艺流程简单，实施方便，可大量合成等优点。本发明制备的(GaN)_1‑x(ZnO)_x固溶体纳米材料形貌均一，分散性好，适合构筑薄膜及柔性器件。

技术领域

本发明涉及半导体纳米材料领域，具体涉及一种二维介孔(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体纳米材料及其制备方法。

背景技术

当前，随着化石能源的消耗和枯竭，能源问题日益突显，已成为制约人类发展和困扰人民生活的一大难题。因此，寻找和开发新型、清洁及可再生的能源成为当下的主题。自2005年日本的Maeda等人发现(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体具有光催化制氢性能伊始，提高其催化效率成了众多科员工作者追求的目标。目前已知的(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体形貌主要以纳米颗粒和纳米线为主，但由于纳米颗粒容易团聚，而纳米线生长需要衬底，不利于大量制备，均降低了(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体光催化能量转化效率。因而，制备出形貌更为理想的(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体材料成为提高其光催化效率的一个有效途径。

二维介孔材料因其具有极大的比表面积和良好的催化活性，在催化领域备受重视。花瓣状的二维介孔材料不仅完美的继承了二维介孔材料的优点，而且避免了纳米片相互间的团聚，可以极大地提高光的利用率，是光催化材料较为理想的形貌。但目前介孔材料的合成主要以模板法或溶胶凝胶法为主，这些方法合成条件苛刻、流程复杂，并且所制备出的介孔材料分散性不好、容易团聚，不利于大规模的生产和实际应用。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种二维介孔(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体纳米材料及其制备方法，该制备方法工艺流程简单，操作方便，适合大量合成，所获得的(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体纳米材料形貌、尺寸均一，为结晶良好的单晶体。

本发明采用如下技术方案：

一种二维介孔(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体纳米材料，(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体纳米材料为多孔的二维纳米片组装而成，形貌呈组装均一的花瓣状结晶良好的单晶结构，X＝0.15～0.45；二维纳米片呈规则的六角形，二维纳米片的厚度为5～80纳米，二维纳米片的直径为0.5～10微米，二维纳米片的孔径为5～50纳米，二维纳米片的孔隙率为15～85％。

所述的二维介孔(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体纳米材料，(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体纳米材料其纳米片表面为粗糙表面，表面分布塔锥状(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体。

所述的二维介孔(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体纳米材料，(GaN)_1-x(ZnO)_x固溶体纳米材料成分含量可调，其中ZnO的原子百分比为15％～45％。