[发明专利]一种在低温条件下制备氧化锌纳米薄膜的方法及其应用

说明书

本发明公开一种在低温条件下制备氧化锌纳米薄膜的方法及其应用，首先配制乙酸锌的乙醇溶液，记作溶液A，再配制氢氧化钠的乙醇溶液，记作溶液B，然后将溶液A逐滴加入到溶液B中，得到混合液C，密封后置于恒温水浴条件下，磁力搅拌，反应，得到含有氧化锌沉淀的固液混合物，然后对含有氧化锌沉淀的固液混合物进行多次离心清洗处理，得到氧化锌纳米基液，再将氧化锌纳米基液分散在溶剂中，进行搅拌和超声震荡处理，过滤，得到氧化锌纳米晶体溶液，将得到的氧化锌纳米晶体溶液在基片上旋涂，低温干燥，得到氧化锌纳米薄膜，制备的氧化锌纳米薄膜用于太阳能电池或发光二极管。其反应条件温和，安全性高，操作简单，适合大规模生产。

技术领域

本发明涉及纳米薄膜材料技术领域，具体涉及一种在低温条件下制备氧化锌纳米薄膜的方法及其应用。

背景技术

氧化锌是一种典型的直接带隙半导体，具有良好的压电性能，且具有热稳定性好、合成原料丰富和制备成本低廉的优点。相比普通氧化锌微粒，氧化锌纳米微粒具有更高的表面能，更好的光电性能，应用前景也更加广泛，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管和发光二极管等产品中均有广泛应用。由于很多有机类材料不耐高温，因此在低温条件下旋涂生成ZnO纳米微粒的薄膜显得更加重要。

合成氧化锌纳米微粒的方法多种多样，如固相法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等等，较为常用的合成粒径为10nm以下ZnO纳米微粒的方法是使用甲醇为溶剂的化学沉淀法。此化学沉淀法是在甲醇作为溶剂，乙酸锌和KOH按一定比例混合，经加热产生沉淀后，然后分离沉淀。此反应过程中会对甲醇加热至80℃以上，但甲醇的沸点为64.7℃，此化学反应具有一定的安全隐患。因此，需要开发一种在低温条件下制备氧化锌纳米薄膜的方法。

发明内容

本发明提供一种在低温条件下制备氧化锌纳米薄膜的方法及其应用，其反应条件温和，安全性高，操作简单，适合大规模生产。

本发明所述的在低温条件下制备氧化锌纳米薄膜的方法，其包含如下步骤：

a.配制乙酸锌的乙醇溶液：将二水乙酸锌加入无水乙醇中，制得浓度为7—15mmol/L的乙酸锌的乙醇溶液，将乙酸锌的乙醇溶液密封后置于置于30—60℃的恒温水浴条件下磁力搅拌15—60min，记作溶液A；

b.配制氢氧化钠的乙醇溶液：将氢氧化钠加入去离子水中，制得浓度为1—2.5mol/L的氢氧化钠溶液，然后将氢氧化钠溶加入到无水乙醇中，所述氢氧化钠溶液与无水乙醇的体积比为1：4，制得浓度为0.2—0.5mol/L的氢氧化钠的乙醇溶液，记作溶液B。本步骤中先将氢氧化钠完全溶解于去离子水中，再加入到无水乙醇中，使得氢氧化钠在无水乙醇中能够充分溶解；

c.将步骤b配制的溶液B逐滴加入到溶液A中，溶液B的滴加量与溶液A的体积比为0.1:7—1：7，得到混合液C；

d.将步骤c得到的混合液C密封后置于置于30—60℃的恒温水浴条件下磁力搅拌5—30min，然后将搅拌后的混合液C密封后置于30—60℃的恒温水浴条件下反应1—6h，得到含有氧化锌沉淀的固液混合物。本步骤中混合液C密封后在恒温水浴条件下反应，反应方程式为Zn(CH3COO)2+2NaOH——ZnO+H2O+2Na(CH3COO)，反应过程中混合液C受热均匀，进而使得制备的氧化锌纳米颗粒更加均匀；

e.将步骤d得到的含有氧化锌沉淀的固液混合物进行多次离心清洗处理，得到氧化锌纳米基液；

f.将步骤e得到的氧化锌纳米基液分散在溶剂中，所述溶剂为无水乙醇、氯苯和氯仿中的一种，所述氧化锌在溶剂中的浓度为5—10g/L，然后进行搅拌和超声震荡处理20—60min，再使用0.22μm—0.45μm的尼龙滤膜对搅拌和超声震荡处理后的溶液进行过滤，得到氧化锌纳米晶体溶液；