[发明专利]一种CdS/ZnO核壳结构纳米线的制备方法

权利要求书

1.一种CdS/ZnO核壳结构纳米线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、在清洁的衬底表面制备籽晶层；

步骤2、将步骤1获得的具有籽晶层的衬底置于高温管式炉中，以充分混合的高纯ZnO和C粉为反应源，将反应源温度升至900～950℃，衬底温度为400～500℃，制备得到ZnO纳米线阵列；

步骤3、对ZnO纳米线进行表面硫化处理；

步骤4、包裹CdS壳层结构；将经步骤3处理样品放入管式炉末端低温区中，以高纯CdO粉末与石墨粉末的混合物作为Cd源，以高纯S粉作为S源；将ZnO纳米线衬底、CdO和石墨混合粉末与S粉分别快速加热至200～250℃、450～500℃和250～300℃；CdO与石墨粉在高温下发生还原反应，形成Cd金属蒸汽；Cd金属蒸汽与S蒸汽在经过S化的ZnO纳米线表面沉积，形成CdS/ZnO核壳纳米线结构。

2.根据权利要求1所述的CdS/ZnO核壳结构纳米线的制备方法，其特征在于，步骤1和步骤2具体包括如下步骤：

ZnO纳米线采用化学气相沉积的方法制备；首先制备仔晶，将六水硝酸锌(Zn(NO₃)₂.6H₂O)溶于乙二醇单甲醚中升温至50～65℃搅拌30分钟，然后加入与Zn(NO₃)₂.6H₂O等摩尔量的乙醇胺，再搅拌陈化1～3小时后，然后降至室温，形成ZnO籽晶旋涂液；将ZnO籽晶旋涂液用旋涂方法旋涂在衬底表面，然后在真空中晶化，晶化温度为400～500℃，晶化时间为60～90分钟；然后采用CVD(chemical vapor deposition)方法制备ZnO纳米线；将ZnO籽晶衬底放置在CVD加热管出气口(低温区)，将ZnO与C粉混合粉末放置在CVD加热管中部(高温端)；通过设定CVD温度与衬底在加热管中的位置，使衬底温度在400～500℃，ZnO粉末与C粉的混合物温度在900～950℃，通入N₂流量为300ml/min；ZnO粉末与C粉混合物在高温下发生还原反应，形成Zn金属蒸汽；Zn金属蒸汽被N₂带至衬底表面，再与CO₂发生氧化反应，沉积在籽晶表面形成ZnO纳米线；ZnO纳米线长度与直径可以通过控制生长时间进行调控。

3.根据权利要求1所述的CdS/ZnO核壳结构纳米线的制备方法，其特征在于，步骤3具体包括如下步骤：

将生长有ZnO纳米线的衬底浸入1,2-乙二硫醇的乙腈溶液中或者浸入Na₂S的水溶液中浸泡5～15分钟，然后将衬底放入真空管中在150～200℃退火30～60分钟；表面硫化工艺的作用是使ZnO纳米线表面形成S悬挂键，有利于CdS分子的沉积。

4.根据权利要求1所述的CdS/ZnO核壳结构纳米线的制备方法，其特征在于，步骤4 具体包括如下步骤：

采用CVD方法在ZnO纳米线外层包裹CdS壳层；将S粉放置在CVD加热管的进气口(低温区)，将CdO和石墨混合粉末放置在CVD加热管中部(高温区)，将ZnO纳米线衬底放置在CVD加热管出气口(低温区)；通入N₂流量为300ml/min，设置CVD加热温度与位置，使ZnO纳米线衬底、CdO和石墨混合粉末与S粉分别快速加热至200～250℃、450～500℃和250～300℃；CdO与石墨粉在高温下发生还原反应，形成Cd金属蒸汽；Cd金属蒸汽与S蒸汽在经过S化的ZnO纳米线表面沉积，形成CdS/ZnO核壳纳米线结构。