[发明专利]一种二氧化锡-锡酸锌核壳纳米线及制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化锡‑锡酸锌核壳纳米线及制备方法，包括以下步骤：步骤1：将SnO₂粉末和石墨粉按摩尔比为1:4混合，研磨均匀，得到SnO₂+C粉；将ZnO粉末和石墨粉按摩尔比为1:1混合，研磨均匀，得到ZnO+C粉；步骤2：将基底镀金膜后，置于沉积区升温至918℃，将SnO₂+C粉置于气相沉积系统高温区加热至980℃，在基底上通过气相沉积生长SnO₂纳米线；步骤3：将ZnO+C粉置于气相沉积系统高温区，在基底上通过气相沉积生长Zn₂SnO₄壳层，降温后即得目标产物；本发明制备得到的SnO₂‑Zn₂SnO₄核壳纳米线核壳结构明显，衬度均匀，界面与外表面光滑平整，具有极好的外延关系，制备方法简单、维护方便。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种二氧化锡-锡酸锌核壳纳米线及制备方法。

背景技术

随着全球工业的迅速发展，生态环境不断恶化，研发利用太阳能高效降解工业废水中有机染料的材料已成为当前研究的热点；半导体氧化物纳米材料作为光催化剂的研究越来越受到重视；目前材料提高光催化性能的主要思路是提高光能利用效率与抑制光生载流子的复合；核壳异质结构材料可以一举两得的实现上述要求，由于光线在核壳结构中可被多次反射与折射，材料的光捕获能力因此得到有效提高，同时搭配高电子迁移率的壳层材料；光生电子可以被及时导走，使载流子的复合几率也得到降低；相较于传统体材料，一维纳米材料具有更高的比表面积和更高的化学活性，制备纳米级光催化材料同样是当前提高光催化效率的有效方式之一。

二氧化锡与锡酸锌都是对环境友好、宽禁带的N型半导体氧化物材料，他们都具有良好的光催化性能；其中锡酸锌还具有较高的电子迁移率(10-30cm²Vs^-1)与较低电子-空穴复合速率，同时其化学稳定性极佳；目前有Xiguang Han等人实现SnO₂/Zn₂SnO₄中空结构纳米材料的制备，而SnO₂-Zn₂SnO₄核壳纳米线的制备还从未被实现。化学气相沉积技术(Chemical Vapor Deposition,CVD)是制备一维半导体纳米材料最常用的方法，是一种在设定温度与气氛环境下，气相反应物在基底上沉积生长材料的方法。在所有气相沉积实验中，纳米材料的生长机制主要有气-液-固和气-固两种。气-液-固生长机制主要主导纳米线的轴向生长，气-固生长机制多作用于纳米线的侧向生长。理论上，在纳米线生长过程中改变所供应的气相反应物的成分，并利用气-固生长机制，即可实现同轴异质核壳纳米线的制备。一般可实现在生长过程中改变反应物成分的设备有金属有机化学气相沉积(Metal-organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)，分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)和原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)，但这些设备不仅昂贵而且操作复杂，维护成本高。

发明内容

本发明提供一种操作简单、成本低廉的化学气相沉积技术实现二氧化锡-锡酸锌核壳纳米线的制备。

本发明采用的技术方案是：一种二氧化锡-锡酸锌核壳纳米线的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将SnO₂粉末和石墨粉按摩尔比为1:4混合，研磨均匀，得到SnO₂+C粉；将ZnO粉末和石墨粉按摩尔比为1:1混合，研磨均匀，得到ZnO+C粉；

步骤2：将基底镀金膜后，置于沉积区升温至918℃，将SnO₂+C粉置于气相沉积系统高温区加热至980℃，在基底上通过气相沉积生长SnO₂纳米线；