[发明专利]一种采用ALD在丝素纳米纤维表面制备氧化锌纳米管的方法

说明书

本发明提供了一种采用ALD在丝素纳米纤维表面制备氧化锌纳米管的方法，该方法采用原子层沉积法，以二乙基锌为锌源，以蒸馏水为氧源，在柔性丝素纳米纤维表面沉积氧化锌纳米管，通过将二乙基锌与蒸馏水交替通入原子层沉积系统的反应腔内，实现了氧化锌在柔性纳米纤维上的沉积。本方法制得的氧化锌/柔性纳米纤维衬底具有成本低，薄膜成分和厚度精确可控，三维均匀保型性好等优点，同时提高了氧化锌的光催化性能。

技术领域

本发明属于生物材料与光催化材料领域，涉及一种采用原子层沉积法(ALD)在柔性衬底丝素纳米纤维表面制备具有催化性能的氧化锌(ZnO)纳米管的方法。通过对原子层沉积过程的精确控制，制备得到了机械性能不受影响而光催化性能显著提高的在丝素纳米纤维表面沉积的氧化锌纳米管。

背景技术

随着人类生活水平的不断提高和电子科学技术的不断发展，人类对于日常生活中电子器件的要求已经从传统的满足生产需求转移到对于提高生活舒适性和便利性上来，其中近些年发展起来的一个非常重要的分支就是柔性可穿戴电子材料领域，柔性电子材料广泛的应用于医学监测治疗，柔性薄膜器件，以及柔性材料上的电子设计等领域。与传统电子材料(陶瓷材料，厚膜材料等)相比，柔性电子材料具有更大的灵活性，可以适应不同工作环境，满足用户对于材料及器件在发生形变过程中电学性能基本保持不变的需求。柔性可穿戴电子材料目前处于发展初期，面临着一些技术方面的问题制约着其发展。首先，制备柔性电子材料的技术不够成熟。传统制备电子材料的方法通常是在高温，高真空度，高能方式制备的，如固相烧结制备电子陶瓷材料，溶胶-凝胶法制备厚膜材料，磁控溅射法，脉冲激光沉积法等制备薄膜材料，这些方法不可避免都需要对制得的电子材料进行高温处理，而柔性衬底几乎全部都是有机物，在高温情况下结构容易遭到破坏，使其本身机械性能遭到破坏，使得柔性衬底失去优势，同时，由于柔性衬底表面不像传统电子材料在硅衬底，表面是复杂的三维结构，在复杂三维结构表面制备薄膜对于传统技术也是一项重大的挑战。其次，柔性电子在不损坏本身电子性能的基础上的伸展性和弯曲性，对电路的制作材料提出了新的挑战和要求，而这方面的研究也处于发展初期阶段。最后，目前已制备研究的柔性电子材料制备的各种电子器件的性能，相对于传统的电子器件来说也是其发展的一大难题。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种采用原子层沉积法在丝素纳米纤维表面沉积氧化锌的方法。通过将二乙基锌前驱体与水作为锌源与氧源交替通入原子层沉积反应腔内实现氧化锌在丝素上的沉积，制备得到了光催化性能优异的柔性材料。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种采用ALD在丝素纳米纤维表面制备氧化锌纳米管的方法，包括以下步骤：

1)采用静电纺丝法制备丝素纳米纤维衬底，备用；

2)以二乙基锌为锌源，蒸馏水为氧源，在丝素纳米纤维衬底沉积氧化锌纳米管；将二乙基锌装入原子层沉积系统专用液态源钢瓶中，并维持钢瓶的温度，将蒸馏水装入所述钢瓶中，备用；

3)将步骤1)制备的丝素纳米纤维衬底放入原子层沉积系统的反应腔中，将反应腔的温度升后保温，使丝素纳米纤维衬底均匀受热；

4)设置沉积参数：

分别设置二乙基锌和蒸馏水源的载气流量、脉冲时间和清洗时间；设置专用管路的流量，保证原子层沉积系统的反应腔中的压强维持在800～1200Pa；

5)按照步骤4)设置的参数在丝素纳米纤维衬底上进行循环沉积，得到在柔性丝素纳米纤维衬底上均匀覆盖氧化锌的柔性材料，并通过控制循环沉积的次数调控氧化锌的厚度。

对于上述技术方案，本发明进一步优选的方案为：

优选的，所述步骤1)具体为：将丝素蛋白前驱体溶液利用静电纺丝机制备得到纳米纤维，将制得的纳米纤维在去离子水中浸润72小时，以去除其中的聚氧化乙烯，将丝素烘干即得丝素纳米纤维衬底。