一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法技术

技术编号:12224264 阅读:65 留言:0更新日期:2015-10-22 01:55
本发明专利技术公开一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法,所述包括:制备Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒,所述纳米颗粒的尺寸在20nm~80nm;对所述Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒的进行表面改性,墨水的制备,包括:将3.25mL的丙三醇、10mL的无水乙醇和6.5mL的乙二醇丁醚依次滴入52mL蒸馏水,并搅拌,获得墨水溶剂;按照1:180~220的比例将改性后的Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒与墨水溶剂混合,获得所述打印水性墨水。该制备方法形成金属氧化物工作温度低、性能更好,解决了现有技术中需要再较高的温度下处理,才能形成金属氧化物,从而限制了喷墨打印模板的选择的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及打印
,尤其涉及一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法
技术介绍
喷墨打印是一种非接触式印刷技术,通过计算机软件控制,使墨滴从喷嘴快速连续地打印到打印介质上。喷墨打印技术中的墨水具有多样性的优点,可以是无机物、有机物,甚至是细胞等,鉴于此优点,喷墨打印技术应用在众多领域。Wu等人采用金属氧化物前驱体制备氧化物薄膜制备薄膜晶体管、光电探测器及稀磁性半导体材料。Shen等人采用氧化锌前驱体为墨水主要组成,采用喷墨打印技术制备ZnO(氧化锌)气体传感器薄膜,采用此方法,研究了薄膜厚度和掺杂浓度对薄膜的电阻和敏感度的影响。而金属氧化物前驱体通常需要在500℃及以上温度热处理才能除去其中的有机杂质,这对打印基底材料的耐热性提出了较高的要求,而且形成薄膜图案的均一性也受影响。金属氧化物颗粒墨水直接形成薄膜图案,可克服上述所有问题,而研制性能稳定的金属氧化物半导体纳米材料墨水仍然是世界难题。目前研究报道金属氧化物墨水的组成需要易溶于溶剂体系的金属前驱体从而能够形成溶液相,此种方法限制了金属氧化物前驱体的选择范围,并且需要在较高温度处理,才能最后形成金属氧化物,也限制了喷墨打印模板的选择。
技术实现思路
本申请提供一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法,解决了现有技术中需要再较高的温度下处理,才能形成金属氧化物,从而限制了喷墨打印模板的选择的技术问题。本申请提供一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法,所述包括:制备Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒,所述纳米颗粒的尺寸在20nm~80nm,包括:将Zn(CH3COO)2·2H2O溶解于去离子水中,配成醋酸锌溶液;将所述醋酸锌溶液与醋酸镁溶液混合,调整pH值,再加入单体丙烯酰胺和N,N’—亚甲基双丙烯酰胺,并倒入温水浴中的瓶中,进行搅拌;待水浴锅升温至70℃-90℃,添加过硫酸铵引发剂溶液,搅拌,降温,倒入无水乙醇并搅拌,烘干;将凝胶研磨成粉末,并进行焙烧,获得Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒;对所述Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒的进行表面改性,包括:将所述Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒与去离子水混合,添加PEG(400),使PEG和ZnO的摩尔比为1:1;进行超声振荡;静置沉淀后除去上清液,保留下层的浑浊液,并将浑浊液干燥,获得表面改性后的Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒;墨水的制备,包括:将2~5mL的丙三醇、8~15mL的无水乙醇和3~10mL的乙二醇丁醚依次滴入10~100mL蒸馏水,并搅拌,获得墨水溶剂;按照1:180~220的比例将改性后的Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒与墨水溶剂混合,获得所述打印水性墨水。优选地,所述将Zn(CH3COO)2·2H2O溶解于去离子水中,配成醋酸锌溶液;将所述醋酸锌溶液与醋酸镁溶液混合,调整pH值;再加入单体丙烯酰胺和N,N’—亚甲基双丙烯酰胺,并倒入温水浴中的瓶中,进行搅拌,具体为:将21.95g的Zn(CH3COO)2·2H2O常温溶解于500mL去离子水中,配置成0.2mol·L-1的醋酸锌溶液,量取71.25mL所述醋酸锌溶液和3.75mL的0.2mol·L-1醋酸镁溶液于三颈烧瓶中,用HNO3将溶液的pH调整为5;称取1.3712g单体丙烯酰胺和0.2742g网络剂N,N’—亚甲基双丙烯酰胺,倒入温水浴中的三颈烧瓶中,并用磁力搅拌器进行搅拌。优选地,所述待水浴锅升温至70℃-90℃,添加过硫酸铵引发剂溶液,搅拌,降温,倒入无水乙醇并搅拌,烘干,具体为:待水浴锅升温至70℃-90℃,添加3~4滴0.16g/mL的过硫酸铵引发剂溶液,不断搅拌反应2h后,将溶液降至室温,再倒入90mL无水乙醇搅拌使生成凝胶;将凝胶在120℃下烘干10h。优选地,所述将凝胶研磨成粉末,并进行焙烧,获得Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒,具体为:将所述凝胶研磨成粉末,放入坩埚中,无盖,在马弗炉中400℃下焙烧1h,升温至650℃焙烧1.5h,获得650℃的煅烧的Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒。优选地,所述进行超声振荡,具体为:超声振荡1h,振荡温度为50℃。优选地,所述静置沉淀后除去上清液,保留下层的浑浊液,并将浑浊液干燥,获得表面改性后的Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒,具体为:静置沉淀后除去上清液,保留下层的浑浊液,并将所述浑浊液干燥,具体可将浑浊液倒在表面皿中,在烘箱中80℃条件下干燥10h,获得表面改性后的Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒。优选地,所述墨水溶剂还包括十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、乳化剂OP-10、聚乙二醇(PEG,400)、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。本申请有益效果如下:本申请基于环境友好型水基溶剂出发,采用正交实验法,研究表面活性剂、聚合物、添加剂、不同ZnO基纳米颗粒合成方法以及不同改性方法对墨水黏度、表面张力和稳定性的影响,并通过X射线衍射仪、电化学分析仪、紫外可见分光光度计对ZnO薄膜的结构和光电性质进行了检测,探究出了较稳定的墨水体系,并能进行初步的打印测试,为以后研制出性能更加优良的墨水提供了参考,使其薄膜工作温度低、性能更好,基底选择范围广,推动金属氧化物半导体材料大规模薄膜图案在液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管、太阳能电池等领域具有重要的应用前景。解决了现有技术中需要再较高的温度下处理,才能形成金属氧化物,从而限制了喷墨打印模板的选择的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例。图1为本申请较佳实施方式ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法的流程图;图2为各有机溶剂对图1中制备的墨水表面张力的影响;图3为各有机溶剂对图1中制备的墨水黏度的影响(注:DW—蒸馏水、BCS—乙二醇丁醚、GL—丙三醇、ABETH—无水乙醇);图4为不同焙烧温度下的ZnO薄膜的XRD图谱;图5为不同焙烧温度下的MZO薄膜的XRD图谱;图6为不同温度及光照前后的交流阻抗谱图对比。具体实施方式本申请实施例通过提供一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法,解决了现有技术中需要再较高的温度下处理,才能形成形成金属氧化我,从而限制了喷墨打印模板的选择的技术问题。本申请实施例中的技本文档来自技高网...
一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法

【技术保护点】
一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法,其特征在于,所述包括:制备Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒,所述纳米颗粒的尺寸在20nm~80nm,包括:将Zn(CH3COO)2·2H2O溶解于去离子水中,配成醋酸锌溶液;将所述醋酸锌溶液与醋酸镁溶液混合,调整pH值,再加入单体丙烯酰胺和N,N’—亚甲基双丙烯酰胺,并倒入温水浴中的瓶中,进行搅拌;待水浴锅升温至70℃‑90℃,添加过硫酸铵引发剂溶液,搅拌,降温,倒入无水乙醇并搅拌,烘干;将凝胶研磨成粉末,并进行焙烧,获得Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒;对所述Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒的进行表面改性,包括:将所述Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒与去离子水混合,添加PEG(400),使PEG和Mg0.05Zn0.95OZnO的摩尔比为(1.2~0.8):1;进行超声振荡;静置沉淀后除去上清液,保留下层的浑浊液,并将浑浊液干燥,获得表面改性后的Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒;墨水的制备,包括:将2~5mL的丙三醇、8~15mL的无水乙醇和3~10mL的乙二醇丁醚依次滴入10~100mL蒸馏水,并搅拌,获得墨水溶剂;按照1:180~220的比例将改性后的Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒与墨水溶剂混合,获得所述打印水性墨水。...

【技术特征摘要】
1.一种ZnO基纳米材料喷墨打印水性墨水的制备方法,其特征在于,
所述包括:
制备Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒,所述纳米颗粒的尺寸在20nm~80nm,包括:
将Zn(CH3COO)2·2H2O溶解于去离子水中,配成醋酸锌溶液;
将所述醋酸锌溶液与醋酸镁溶液混合,调整pH值,再加入单体丙烯
酰胺和N,N’—亚甲基双丙烯酰胺,并倒入温水浴中的瓶中,进行搅拌;
待水浴锅升温至70℃-90℃,添加过硫酸铵引发剂溶液,搅拌,降温,
倒入无水乙醇并搅拌,烘干;
将凝胶研磨成粉末,并进行焙烧,获得Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒;
对所述Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒的进行表面改性,包括:
将所述Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒与去离子水混合,添加PEG(400),使
PEG和Mg0.05Zn0.95OZnO的摩尔比为(1.2~0.8):1;
进行超声振荡;
静置沉淀后除去上清液,保留下层的浑浊液,并将浑浊液干燥,获得
表面改性后的Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒;
墨水的制备,包括:
将2~5mL的丙三醇、8~15mL的无水乙醇和3~10mL的乙二醇丁醚
依次滴入10~100mL蒸馏水,并搅拌,获得墨水溶剂;
按照1:180~220的比例将改性后的Mg0.05Zn0.95O纳米颗粒与墨水溶剂混
合,获得所述打印水性墨水。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将Zn(CH3COO)2·2H2O
溶解于去离子水中,配成醋酸锌溶液;将所述醋酸锌溶液与醋酸镁溶液混合,
调整pH值;再加入单体丙烯酰胺和N,N’—亚甲基双丙烯酰胺,并倒入温水
浴中的瓶中,进行搅拌,具体为:
将21.95g的Zn(CH3COO)2·2H2O常温溶解于500mL去离子水中,配置

\t成0.2mol·L-1...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴艳陈方圆于新新董宝杨祥
申请(专利权)人:中国地质大学武汉
类型:发明
国别省市:湖北;42

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