[发明专利]制备SnO2－ZnO异质纳米线的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米氧化物半导体异质结构制备技术领域，特别涉及制备SnO₂-ZnO异质纳米线的方法。

背景技术

ZnO是一种重要的宽禁带半导体氧化物(3.37ev)，近年来它的纳米材料被广泛应用于传感器，二极管等光电器件的研究上。由于ZnO基复合纳米材料不仅继承ZnO的性能，而且在发光，传感等领域表现出一些新的特性。SnO₂也是一类重要的宽禁带半导体材料，有良好的气敏特性，被广泛应用于气体传感器，太阳能电池等领域。因此两者的异质结构，SnO₂-ZnO内米异质结预期会显示出一些优越的性能。具有独特的光电性质和潜在应用价值。目前制备SnO₂-ZnO内米异质结构的方法主要有原子层沉积，热蒸法等方法。如图4所示(Jianwei Zhao，Changhui Ye，Xiaosheng Fang，Lirong Qin，and Lide Zhang，Selective Growth of Crystalline SnO₂ on the Polar Surface of ZnO Nanobelts，crystal growth，Vol 6，No12，2643～2647)，按此方法得到的异质纳米结构为径向的壳层结构，缺陷较多，并且外面的壳层是非晶态。限制了材料的性质和应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种制备SnO₂-ZnO异质纳米线的方法。

本发明的制备SnO₂-ZnO异质纳米线的方法包括以下步骤：

1)将SnO₂粉和石墨粉按物质的摩尔比为1∶5～5∶1混合研磨，将ZnO粉和石墨粉按物质的摩尔比为1∶5～5∶1混合研磨；以石墨粉的摩尔数为基准；

2)将步骤1)得到的两个混合物分别放入两个瓷舟中，然后将装有SnO₂粉和石墨粉混合物的瓷舟放在管式炉的中心位置，将装有ZnO粉和石墨粉混合物的瓷舟放在管式炉上部距中心位置10～15cm处；

3)将Al₂O₃基片平铺在步骤2)的管式炉下部距中心5～20cm处，作为纳米线生长的基底；

4)将步骤3)的管式炉加热到800～1000℃，升温速度在10～30℃/min；

5)将惰性气体通入步骤4)的管式炉中作为载气，载气的流量和管式炉内的压强分别为10～100sccm和50～5000Pa；进行反应生长0.5～2小时；

6)反应结束后，将步骤5)上部装有ZnO粉和石墨粉混合物的瓷舟推至管式炉的中部，升高温度到1000℃～1150℃，进行反应生长0.5～2小时；

7)待系统降温后取出Al₂O₃基片，上面的毛绒状产物是SnO₂-ZnO异质纳米线。

本发明方法制备得到的SnO₂-ZnO异质纳米线的形态为半径突变的纳米线结构，长度在1um～10um，直径在50nm～200nm，优选纳米线的直径在100nm左右。

所述的原料SnO₂粉、ZnO粉及石墨粉的纯度均为99.99％。

步骤6)所述的将步骤5)上部的瓷舟推到管式炉的中部，应是迅速将上部的瓷舟推到管式炉的中部，同时升温速度应大于20℃/min。

所述的惰性气体是氩气等。

本发明的有益效果：

本发明是利用本领域中常用的管式炉，用两部热蒸发的方法制备SnO₂-ZnO的轴向异质纳米线结构，制备方法简单，得到的异质纳米线形貌纯净且质量好，异质结两部分均为晶态结构。纳米线的直径在50nm～200nm左右，长度在微米量级。

本发明方法制备得到的SnO₂-ZnO异质纳米线在场发射及光电器件方面有应用前景。

下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1.本发明实施例1的SnO₂-ZnO异质纳米线结构的扫描照片。

图2.本发明实施例2的SnO₂-ZnO异质纳米线结构的扫描照片。

图3.本发明实施例2的SnO₂-ZnO异质纳米线结构的透射照片。