---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------CN105336500A一种ZnO纳米棒薄膜原位改性处理方法及其获得的改性薄膜(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号201910672461.8(22)申请日2019.10.16H01G 9/20 (2006.01)H01G 9/042 (2006.01)B82Y 30/00 (2019.01)B82Y 40/00 (2019.01)(71)申请人景德镇陶瓷学院地址 333001 江西省景德镇市珠山区陶阳南路景德镇陶瓷学院(72)发明人孙健王艳香黄丽群范学运杨志胜陈凌燕(74)专利代理机构广州广信知识产权代理有限公司 44261代理人李玉峰(54) 发明名称一种 ZnO 纳米棒薄膜原位改性处理方法及其获得的改性薄膜(57) 摘要本发明公开了一种 ZnO 纳米棒薄膜原位改性处理方法，首先将二水乙酸锌溶解于甲醇溶液中，并将溶液搅拌均匀，得到二水乙酸锌甲醇溶液；然后将预先制备的 ZnO 纳米棒薄膜放入二水乙酸锌甲醇溶液中，在密封情况下进行恒温反应，反应温度60℃；反应结束后进行清洗、干燥、煅烧，即得到原位改性的ZnO纳米棒薄膜。
此外，还公开了利用上述改性处理方法获得的改性 ZnO 纳米棒薄膜。
本发明通过对ZnO纳米棒薄膜进行表面改性，增加了比表面积、同时改善了薄膜的光电等性能，从而有效提高了其适用性，扩大了其应用范围。
而且，制备工艺简单、合成温度低、成本低、ZnO 纳米棒结构不1 / 13易被破坏，具有良好的可控性和重复性。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图1页CN 105336500 A2019.02.17CN 105336500 A 1/1 页21.一种 ZnO 纳米棒薄膜原位改性处理方法，其特征在于包括以下步骤：(1) 将二水乙酸锌溶解于甲醇溶液中，并将溶液搅拌均匀，得到二水乙酸锌甲醇溶液；(2) 将预先制备的 ZnO 纳米棒薄膜放入所述二水乙酸锌甲醇溶液中，在密封情况下进行恒温反应，反应温度60℃；反应结束后进行清洗、干燥、煅烧，即得到原位改性的 ZnO 纳米棒薄膜。
2.根据权利要求 1 所述的 ZnO 纳米棒薄膜原位改性处理方法，其特征在于：所述步骤(1) 二水乙酸锌在甲醇溶液中的浓度为 0.05 ～0.25M。
3.根据权利要求 1 所述的 ZnO 纳米棒薄膜原位改性处理方法，其特征在于：所述步骤(2) 预先制备的 ZnO 纳米棒薄膜以竖直的形式放入二水乙酸锌甲醇溶液中。
4.根据权利要求 1 所述的 ZnO 纳米棒薄膜原位改性处理方法，其特征在于：所述步骤(2) 中反应温度为 25 ～60℃，反应时间为 10 ～96h。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 5.根据权利要求 1 所述的 ZnO 纳米棒薄膜原位改性处理方法，其特征在于：所述步骤(2) 中干燥温度为 60 ～100℃。
6.根据权利要求 1 所述的 ZnO 纳米棒薄膜原位改性处理方法，其特征在于：所述步骤(2) 中煅烧温度为 250 ～350℃。
7.根据权利要求 1 所述的 ZnO 纳米棒薄膜原位改性处理方法，其特征在于：所述步骤(2) 中预先制备的 ZnO 纳米棒薄膜，其制备方法如下：(a)ZnO 种子层的制备将二水乙酸锌、以及单乙醇胺或二乙醇胺溶解在乙二醇甲醚溶液中制备得到 ZnO 溶胶；采用渍浸法，将导电基底垂直浸入到所述 ZnO 溶胶中，使得导电基底表面涂覆有 ZnO 溶胶；然后将涂有 ZnO 溶胶的导电基底烘干、煅烧，即得到附着于导电基底表面的 ZnO 种子层；(b) 生长液的配制将聚乙烯亚胺、六水硝酸锌和六次甲基四胺溶解于去离子水中作为生长液，然后置于水热反应釜中、并在烘箱中进行预热；(c)ZnO 纳米棒的生长将所述附着有 ZnO 种子层的导电基底放入所述预热后的生长液中，并置于烘箱中进行生长反应；反应结束后取出，用去离水冲洗、干燥；(d) 重复所述步骤 (b)、(c) 二次，然后进行煅烧，即制得预先制备的 ZnO 纳米棒薄膜。
3 / 138.根据权利要求 7 所述的 ZnO 纳米棒薄膜原位改性处理方法，其特征在于：所述步骤(a) 中二水乙酸锌、以及单乙醇胺或二乙醇胺在乙二醇甲醚溶液中的浓度分别为 0.20 ～0.60M ；所述步骤 (b) 中聚乙烯亚胺在生长液中的浓度为 0.005 ～ 0.007M，六水硝酸锌在生长液中的浓度为 0.01 ～ 0.06M，六次甲基四胺在生长液中的浓度为0.01 ～ 0.06M，生长液的预热温度为 60 ～95℃，预热时间为 1 ～6h ；所述步骤 (c) 中生长反应的温度为 60 ～90℃，反应时间为24 ～ 48h。
9.利用权利要求 1-8 之一所述改性处理方法获得的改性 ZnO 纳米棒薄膜。
10.根据权利要求 9 所述的改性 ZnO 纳米棒薄膜，其特征在于：所述改性 ZnO 纳米棒薄膜具有由 ZnO 纳米棒和 ZnO 纳米粒组成的多级结构，其中原位改性所生成的 ZnO 纳米粒直径为 20 ～25nm、附着于 ZnO 纳米棒的表面。
权利要求书CN 105336500 A2 1/5 页3一种 ZnO 纳米棒薄膜原位改性处理方法及其获得的改性薄膜技术领域[0001] 本发明涉及纳米薄膜技术领域，尤其涉及一种 ZnO 纳米棒薄膜改性处理方法及其获得的改性薄膜。
背景技术[0002] 氧化锌(ZnO)是一种宽禁带直接带隙Ⅱ-Ⅵ族的具有纤锌矿结构的半导体功能材料，室温下禁带宽度为 3.37eV，激---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 子束缚能高达 60meV，并具有良好的化学稳定性及优良的抗氧化和耐高温性能，是一种重要的半导体材料。
高度取向排列的一维的 ZnO 纳米棒薄膜，具有独特的电学和光学性能，在多种电子和光子的纳米器件如太阳能电池、紫外探测器、发光二极管、激光二级管、传感器等技术领域中获得了广泛的研究和应用。
但是，ZnO 纳米棒薄膜比表面积比较小，从而限制了其应用。
例如，在染料敏化太阳能电池 (Dye Sensitized Solar Cell，简称DSSC)方面，虽然ZnO纳米棒垂直导电衬底，有利于光生电子的传输，但是由于 ZnO 纳米棒薄膜的比表面积较小，因此吸附的染料少，这样导致光生电子数少而限制了其效率的提升；此外，在光催化领域方面，由于 ZnO 纳米棒薄膜较小的比表面积，使得其催化性能减弱，从而限制了其适用性。
发明内容[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种 ZnO 纳米棒薄膜原位改性处理方法，通过对 ZnO 纳米棒薄膜进行表面改性，从而增加比表面积、同时改善薄膜的光电等性能。
本发明的另一目的在于提供利用上述方法获得的改性薄膜。
[0004] 本发明的目的通过以下技术方案予以实现：[0005] 本发明提供的一种 ZnO 纳米棒薄膜原位改性处理方法，包括以下步骤：[0006] (1) 将二水乙酸锌溶解于甲醇溶液中，并将溶液搅拌均5 / 13匀，得到二水乙酸锌甲醇溶液；[0007] (2) 将预先制备的 ZnO 纳米棒薄膜放入所述二水乙酸锌甲醇溶液中，在密封情况下进行恒温反应，反应温度60℃ ；反应结束后进行清洗、干燥、煅烧，即得到原位改性的ZnO 纳米棒薄膜。
[0008] 上述方案中，本发明所述步骤 (1) 二水乙酸锌在甲醇溶液中的浓度为 0.05 ～0.25M。
[0009] 进一步地，本发明所述步骤 (2)ZnO 纳米棒薄膜以竖直的形式放入二水乙酸锌甲醇溶液中。
[0010] 进一步地，本发明所述步骤 (2) 中反应温度为 25 ～60℃，反应时间为 10 ～ 96h。
[0011] 进一步地，本发明所述步骤 (2) 中干燥温度为 60 ～100℃ ；煅烧温度为 250 ～350℃。
[0012] 本发明通过对 ZnO 纳米棒薄膜进行原位改性，在 ZnO纳米棒表面原位生成ZnO 纳说明书CN 105336500 A3 2/5 页4米粒，增加了比表面积、并改善了薄膜的光电等性能，从而有效提高了其适用性，扩大了其应用范围。
在染料敏化太阳能电池的应用中，可预先在导电基底上制备出ZnO 纳米棒薄膜，然后使用本发明对其进行原位改性，预先制备的ZnO 纳米棒薄膜，其制备方法可采取如下具体措施：[0013] (a)ZnO 种子层的制备[0014] 将二水乙酸锌、以及单乙醇胺或二乙醇胺溶解在乙二醇甲醚溶液中制备得到 ZnO溶胶；采用渍浸法，将导电基底垂直浸入到所述 ZnO 溶胶中，使得导电基底表---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 面涂覆有 ZnO溶胶；然后将涂有 ZnO 溶胶的导电基底烘干、煅烧，即得到附着于导电基底表面的 ZnO 种子层；[0015] (b) 生长液的配制[0016] 将聚乙烯亚胺、六水硝酸锌和六次甲基四胺溶解于去离子水中作为生长液，然后置于水热反应釜中、并在烘箱中进行预热；[0017] (c)ZnO 纳米棒的生长[0018] 将所述附着有 ZnO 种子层的导电基底放入所述预热后的生长液中，并置于烘箱中进行生长反应；反应结束后取出，用去离水冲洗、干燥；[0019] (d) 重复所述步骤(b)、(c) 二次，然后进行煅烧，即制得预先制备的 ZnO 纳米棒薄膜。
[0020] 上述方案中，本发明所述步骤 (a) 中二水乙酸锌、以及单乙醇胺或二乙醇胺在乙二醇甲醚溶液中的浓度分别为 0.20 ～0.60M ；所述步骤 (b) 中聚乙烯亚胺在生长液中的浓度为 0.005 ～0.007M，六水硝酸锌在生长液中的浓度为 0.01 ～ 0.06M，六次甲基四胺在生长液中的浓度为 0.01 ～ 0.06M，生长液的预热温度为60 ～95℃，预热时间为 1 ～ 6h ；所述步骤 (c) 中生长反应的温度为 60 ～90℃，反应时间为 24 ～ 48h。