[发明专利]一种氧化镍-金-氧化锌同轴纳米阵列的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种氧化镍‑金‑氧化锌同轴纳米阵列的制备方法及应用。属于纳米光电功能材料领域，具体步骤：1、将预处理后的导电基底置于磁控溅射仪中，采用氧化锌靶材在高纯氧气和高纯氩气的混合气体中溅射得到氧化锌种子层；2、然后将其加入到醋酸锌和六次甲基四胺的水溶液中，水热合成制备得到氧化锌纳米线阵列；3、随后将所得产物经洗涤、干燥后进行等离子体纳米金溅射；得到金‑氧化锌纳米线阵列；4、最后将金包裹的氧化锌纳米线阵列(金‑氧化锌纳米线阵列)置于磁控溅射仪，进行氧化镍的再修饰，最终得到氧化镍‑金‑氧化锌同轴纳米线阵列。本发明的氧化镍‑金‑氧化锌同轴纳米线阵列具有形貌可控、光电协同、可重复性好等特点。

技术领域

本发明属于纳米光电功能材料领域，涉及一种可用于光电传感的氧化镍-金-氧化锌同轴纳米线阵列的制备方法、其在光电传感中的应用。

背景技术

纳米光电材料，特别是半导体材料，在光电探测、发光器件、催化降解和气体传感等领域具有广泛的应用前景。而纳米光电材料的组成、形貌以及尺寸会影响其应用性能。因此获得不同成分、形貌和尺寸的纳米异质结吸引了人们的研究兴趣。作为过渡金属氧化物，氧化锌和氧化镍在光电探测、发光器件、催化降解和气体传感等领域都展现了优异的性能。与单一的成分相比，氧化锌与氧化镍复合构建p-n异质结可以极大地提高材料的光电性能。与此同时，纳米金属粒子(如纳米金)所具有的表面等离子体共振效应可进一步提高半导体的光电转换。因此，基于氧化锌、氧化镍、纳米金的复合材料有望达到光电信号的协同增强。

目前合成氧化镍-金-氧化锌复合材料的制备方法一般包括：表面反应法、自组装法、溶液法、水热法、电沉积法等。对于氧化镍-金-氧化锌复合材料而言，要使壳层材料达到均匀、致密的包裹效果，一般采用溶液法，但是溶液制备环境复杂、工艺稳定性差，难以进行大面积生长，并且将氧化锌基底多次或长时间浸泡在水溶液中，这一过程将会改变氧化锌的表面缺陷状态。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供了一种基于氧化镍-金-氧化锌纳米线的同轴异质结复合材料，本发明的另一目的是通过物理沉积法可控构建三元体系的同轴异质结，本发明的再一目的是实现了该复合材料在液体环境下的光电探测。

技术方案：本发明所述的一种氧化镍-金-氧化锌同轴纳米线阵列的制备方法；具体制备步骤如下所述：

(1)、将预处理后的导电基底放入磁控溅射仪，通过机械泵和分子泵抽真空使腔体内真空度≤7.0×10^-4Pa，再调节射频系统使氧化锌靶材启辉，先进行预溅射使靶材表面清洁，然后通入高纯氧气和高纯氩气，从而得到溅射有氧化锌种子层的基底；

(2)、配制等摩尔的醋酸锌和六次甲基四胺水溶液，将步骤(1)中所得的基底、醋酸锌和六次甲基四胺水溶液加入到水热反应釜中，再放入90-120℃的烘箱里反应4-10h，用超纯水冲洗，晾干或烘干，从而得到氧化锌纳米线阵列；

(3)、将得到的氧化锌纳米线阵列置于等离子体溅射仪中并在金靶下溅射，从而得到金-氧化锌纳米线阵列；

(4)、最后，将得到的金-氧化锌纳米线阵列置于磁控溅射仪进行氧化镍层的原位复合，从而最终得到氧化镍-金-氧化锌同轴纳米线阵列。

进一步的，在步骤(1)中，所述的导电基底为FTO导电玻璃；

所述的预处理后的导电基底是指：将未处理的导电基底依次在超纯水、丙酮、无水乙醇及超纯水中超声，再用超纯水洗净、晾干，从而得到预处理后的导电基底。

进一步的，在步骤(1)中，所述磁控溅射仪的射频功率为50-200W；

进一步的，在步骤(1)中，所述高纯氧气的气体流量为5-15sccm，所述高纯氩气的气体流量为40-100sccm，所述高纯氧气和高纯氩气的工作气压为1-3Pa。

进一步的，在步骤(1)中，所述得到的溅射氧化锌种子层的基底的厚度为10-30nm。