[发明专利]一种在ZnO纳米线阵列上生长的纤维状ZnO纳米线及其制备方法

权利要求书

1.一种在ZnO纳米线阵列上生长的纤维状ZnO纳米线，其特征在于，所述纤维状ZnO纳米线生长在ZnO纳米线阵列上，该纤维状ZnO纳米线长度为15～30μm，直径为30～50nm，长径比为500～1000。

2.根据权利要求1所述的在ZnO纳米线阵列上生长的纤维状ZnO纳米线，其特征在于，纤维状ZnO纳米线沿[0001]晶向生长在ZnO纳米线阵列上。

3.权利要求1所述的在ZnO纳米线阵列上生长的纤维状ZnO纳米线的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)将纯度为99.8％的Zn片材料剪切压平后，分别用去离子水、乙醇、丙酮和CCl₄的体积比为1:1混合溶液、乙醇、去离子水超声清洗，获得衬底，备用；

(2)制备溶胶，具体操作如下：以二水合乙酸锌作为前躯体，以乙醇作为溶剂配置混合溶液，配置过程中不断搅拌使溶液浑浊，再逐滴滴入稳定剂乙醇胺，得到均匀透明的溶液；将其陈化形成均匀透明的溶胶；

(3)在Zn片衬底上，对形成的溶胶使用旋转涂覆工艺镀膜四层，每镀一层后均进行一次热处理；最后对镀膜后的Zn片衬底进行退火处理，获得ZnO晶种层；

(4)配制前驱体溶液，具体操作为：分别配置二水合乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液；将二水合乙酸锌溶液逐滴加入氢氧化钠溶液并均匀搅拌，在滴加的过程中保持无沉淀生成，得到前驱体溶液；

(5)将前驱体溶液倒入装有镀膜的Zn片衬底的反应釜中并密封，前驱体溶液在反应釜的填充度为70％，在100～130℃下保温4～6h后，取出产物用去离子水冲洗烘干，得到在ZnO纳米线阵列上生长的纤维状ZnO纳米线。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，先将Zn片依次用去离子水和乙醇分别超声清洗15～20min；再使用体积比为1:1的丙酮和CCl₄的的混合溶液超声清洗25～30min；最后依次使用乙醇和去离子水分别超声清洗15～20min。

5.根据权利要求3所述的ZnO纳米线阵列上生长的纤维状ZnO纳米线，其特征在于，所述步骤(2)中，乙醇为纯度99.7％以上的无水乙醇；二水合乙酸锌在混合溶液中的浓度为0.30～0.40mol/L；乙醇胺和二水合乙酸锌的摩尔比为1:1；经过陈化后溶液体积减少到56.25％～62.5％。

6.根据权利要求3所述的ZnO纳米线阵列上生长的纤维状ZnO纳米线，其特征在于，所述步骤(3)中，旋转涂覆工艺的镀膜层数为4层，旋转涂覆工艺中先以700r/min的转速持续5s，再以2500r/min的转速持续5s，最后以3500r/min的转速持续5s。

7.根据权利要求3所述的ZnO纳米线阵列上生长的纤维状ZnO纳米线，其特征在于，所述步骤(3)中，热处理的温度为80～100℃，时间为10～20min。

8.根据权利要求3所述的ZnO纳米线阵列上生长的纤维状ZnO纳米线，其特征在于，所述步骤(3)中，对镀膜后的Zn片衬底进行退火处理具体为：先升温到300～400℃，升温速率为3～5℃/min；然后保温70～100min；最后退火至常温，得到ZnO晶种层。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)的具体操作如下：二水合乙酸锌溶液的浓度为0.07～0.09mol/L，氢氧化钠溶液的浓度为1.50～1.70mol/L；前驱体溶液中锌离子和氢氧根离子浓度之比为[Zn²⁺]/[OH^-]＝1/20～1/22。

10.权利要求1所述的纤维状ZnO纳米线用于制作冷阴极场发射和发光器件中的应用。