[发明专利]一种水热法制备过渡金属掺杂ZnO纳米线的方法

摘要

本发明公开了一种水热法制备过渡金属掺杂ZnO纳米线的方法，采用石英作为衬底，采用磁控溅射法或溶胶‑凝胶法制备ZnO晶种；靶材为ZnO靶；采用水热法生长ZnO纳米阵列；生长溶液包括原溶液与催化剂，其中以0.04‑0.08mol/L锌盐和过渡金属盐的水溶液为源溶液，以六次甲基四胺为催化剂，取50mL生长溶液加入到密封反应釜中，然后将制好ZnO晶种的石英衬底垂直地悬浮于装有生长溶液的密封反应釜中，再将反应釜并置于烘箱中；3‑5小时后生长结束取出反应釜；自然冷却至室温、冲洗、吹干即得。本发明沉积速率稳定、膜厚易控制且重复性好，与衬底的附着强度较高，具有高透过率、良好的电学特性，价格低廉，操作安全，用于气敏材料、传感器、光探测器等领域。

主权项

一种水热法制备过渡金属掺杂ZnO纳米线的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采用石英作为衬底，先将石英衬底用曲拉通水溶液、丙酮、无水乙醇、去离子水分别在超声条件下进行清洗；2)采用磁控溅射法或溶胶‑凝胶法制备ZnO晶种；其中，磁控溅射法的靶材为ZnO靶；磁控溅射条件为：背景真空度为4‑6×10^‑4Pa、工作气压为0.3‑0.6Pa、射频溅射功率为150W、溅射时间为18‑22min；用真空管式炉对晶种进行热处理，在N₂气氛中进行，温度为380‑420℃，时间为18‑22min；溶胶‑凝胶法中溶胶是按1∶1的摩尔比将硝酸锌、柠檬酸分别加入去离子水完全溶解；再将溶解后的硝酸锌、柠檬酸两种溶液放入同一容器中充分搅拌2h；将溶胶在80℃条件下进行干燥，当溶胶形成干凝胶后升温到130℃膨化2h；3)采用水热法生长ZnO纳米阵列；生长溶液包括原溶液与催化剂，其中以0.04‑0.08mol/L锌盐和过渡金属盐的水溶液为源溶液，以六次甲基四胺为催化剂，且锌盐、过渡金属盐、六次甲基四胺的摩尔比分别为1‑8∶1‑10∶5‑12；取50mL生长溶液加入到密封反应釜中，然后将制好ZnO晶种的石英衬底垂直地悬浮于装有生长溶液的密封反应釜中，再将反应釜并置于90‑95℃的烘箱中；3‑5小时后生长结束取出反应釜；4)将反应釜自然冷却至室温，从生长溶液中取出石英衬底并用去离子水反复冲洗，洗去表面附着的颗粒，再在室温下吹干，即得过渡金属掺杂ZnO纳米线。