[发明专利]在金属箔基底上可控制备低维金属氧化物纳米材料的方法

说明书

在金属箔基底上可控制备低维金属氧化物纳米材料的方法，涉及金属氧化物纳米材料。通过等离子体方法在金属箔表面生长出纳米材料，并通过控制温度和通入气体的比例来控制纳米材料的生长。具体步骤：将金属箔打磨去除表面氧化物并清洗后，放入反应装置中并抽真空，然后升温，再通入氩气与氧气并通过两端的电极进行辉光放电，辉光放电结束后，待反应装置冷却到室温便可获得低维金属氧化物纳米材料。可适用于多种不同金属；由能够使得反应物分子实现有效激发、离解和电离，使得反应体系能够在低温下快速进行；可以降低反应温度和减少反应时间。所需加热温度低，反应时间短，可有效降低能耗；工艺简单，成本低廉；生产出的纳米材料形貌可控，质量高。

技术领域

本发明涉及金属氧化物纳米材料，尤其是涉及一种在金属箔基底上可控制备低维金属氧化物纳米材料的方法。

背景技术

近年来，半导体的应用和发展越来越受到人们的关注，纳米技术的发展在促进科技发展和社会进步中起到重要作用。金属氧化物纳米结构因其表面效应、量子限域效应等呈现出不同于其他块体材料的独特光、电、磁以及生物化学等特性，还具有在应用中不易被氧化、功耗小、反应灵敏等特点，在纳米电子器件应用中显示出强大的生命力。随着未来纳米器件的商业化应用，要求新的纳米材料制备技术能适用于大批量生产、适用于不同的材料、低的合成温度还有低的生产成本，而且能够组装到不同基板上直接进行应用。

ZnO是一种宽禁带的直接带隙半导体，禁带宽度为3.37eV，它在光、电、磁、机械性能方面具有独特性质，开发研究的ZnO器件主要有紫外激光器、探测器、光波导、激光二极管、声表面波器件、透明电极涂层、声光器件、薄膜晶体管、压电传感器和太阳能电池等[1]。Fe₂O₃是一种过渡金属氧化物，禁带宽度为2.2eV，它在食品、医药、装饰材料、陶瓷等方面有广泛的应用，而且Fe₂O₃有经济效率高、环境污染小、稳定、耐腐蚀等特点。Fe₂O₃的纳米材料具有催化性、磁性、气体敏感、记录等方面的特点[2]。CuO是一种p型窄带隙半导体材料，带隙宽度为1.2eV,是一种典型的超导材料，和铜酸盐类似具有高温超导性。纳米CuO材料具有不寻常的光、电、磁和催化等特性，使其在非均相催化剂、电池负极材料、光热和光导材料等方面具有很大的应用潜力，还可以应用于场发射和气体传感器等领域[3]。

目前对于金属氧化物纳米材料的合成方法主要有模板法、水热法、激光烧蚀法和热氧化法。对于这些纳米材料的制备方法，需要满足生产成本低，制备出的纳米材料质量高且制备过程形貌可控。其中模板法可以很好地控制纳米材料的形貌，但是成本较高；水热法制备纳米材料虽然成本较低，但是纳米材料的形貌不可控；激光烧蚀法能够制备可控且高质量的纳米材料，但是设备昂贵，不适合批量生产；热氧化法可以很好控制生长材料的形貌，但是制备工艺的稳定性不足。

参考文献

[1]Shu-Te Ho,Chiu-Yen Wang,Hsiang-Lin Liu,Heh-Nan Lin*.ChemicalPhysics Letters,463(2008)141–144.

[2]Tian Y,Wu D,Jia X,et al.Nanomater,2010,2011:837123

[3]J.T.Chen,F.Zhang,J.Wang,G.A.Zhang,B.B.Miao,X.Y.Fan,D.Yana,P.X.Yan.Journal of Alloys and Compounds 454(2008)268–273.

发明内容

本发明的目的是提供一种在金属箔基底上可控制备低维金属氧化物纳米材料的方法。

本发明是通过等离子体方法在金属箔表面生长出纳米材料，并通过控制温度和通入气体的比例来控制纳米材料的生长。具体步骤如下：