一种石墨烯辅助的制备钠掺杂p型氧化锌纳米线的方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯辅助的制备钠掺杂p型氧化锌纳米线的方法，该方法主要为锌源和钠源在石墨烯催化条件下采用化学气相沉积法制得钠掺杂的p型氧化锌纳米线。本发明专利技术的方法与传统化学气相沉积法以碳粉作为还原剂相比，能够可控获得稳定的p型掺杂氧化锌纳米线，本发明专利技术制备工艺简单，可实现批量生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】一种石墨烯辅助的制备钠掺杂P型氧化锌纳米线的方法
本专利技术涉及一种P型氧化锌纳米线的制备方法，尤其涉及一种石墨烯辅助的制备钠掺杂P型氧化锌纳米线的方法，属于纳米材料制备

技术介绍
ZnO材料在地壳中储量丰富，无毒性，大范围工业应用不会受到材料短缺因素的限制。在氧化锌材料的工业化应用中，纳米氧化锌材料占有举足轻重的作用。氧化锌纳米材料最突出的应用领域为催化剂、饲料、橡胶、抗菌材料、化妆品、陶瓷、涂料等。(I)在饲料添加剂中应用，纳米氧化锌同普通氧化锌相比，具有许多优点:a.杀菌作用强。纳米氧化锌是无机杀菌剂。杀菌机理是通过光催化和离子溶出共同作用的结果，即利用纳米氧化锌产生的活性氧种造成微生物损伤或锌离子溶出与微生物体内的蛋白质或核酸官能团发生反应而实现抗菌。b.生物学利用率高.由于纳米氧化锌粒度小，容易与食糜混合，与肠绒毛接触机会和面积增大，因此容易被动物吸收利用。c.分散性好。纳米氧化锌粒度细，保证了在饲料中的良好分散性。d.纳米氧化锌具有独特理化优势，在饲料中添加量少，但与高锌日粮有同样的作用效果。(2)在橡胶中的应用，纳米氧化锌可用于轮胎、输送带、EVA等各类橡胶制品，做为橡胶硫化的活性剂。纳米氧化锌在橡胶中起硫化加速作用，可提高橡胶产品的拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度、耐热氧化性能等。(3)在纺织材料中的应用，纳米ZnO材料具有优越的抗菌、消毒、除臭功能。把纳米ZnO材料制成功能助剂对天然纤维进行后整理，会获得性能良好的抗菌织物，即使纺织品在使用过程中，抑制以汗和污物为营养源的微生物繁殖，同时也防止了由此释放的恶臭，保持衣服的卫生状态。(4)在化妆品中的应用，纳米氧化锌是广泛使用的物理防晒剂，可以有效吸收与散射紫外线。(5)在医药中的应用，纳米氧化锌的抗菌性使得化妆品具有收敛性与抗炎性。氧化锌纳米线作为纳米氧化锌材料的一种常见形态，除了可以应用于上述领域外，还可以应用于光电子器件中，用于制造光电探测器、生物传感器以及发光二极管甚至单纳米线激光器等。由于原生缺陷的影响，通常方法获得的氧化锌纳米线一般为η型掺杂。而P型材料的获得对于氧化锌光电子器件的架构以及高性能器件的获得具有至关重要的意义。高质量的氧化锌材料以及合适的掺杂剂是获得稳定的P型掺杂氧化锌材料的必要前提。化学气相沉积法是制备单晶氧化锌纳米线的一种常用方法，该方法常采用碳粉作为还原剂，然而这种方法难以获得稳定P型掺杂氧化锌。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工艺简单、性能稳定的石墨烯辅助的制备钠掺杂P型氧化锌纳米线的方法。本专利技术的石墨烯辅助的制备钠掺杂P型氧化锌纳米线的方法，包括如下步骤: 将锌源粉末、钠源粉末及石墨烯混合均匀后，放入管式炉中，持续通入保护气体，升温至600-1200°C，保温1-120分钟，待降至室温后，在反应物下游获得钠掺杂的P型氧化锌纳米线。上述技术方案中，所述的钠源粉末与锌源粉末质量比不低于1:9999，石墨烯与锌源粉末质量比不低于1:999。所述的锌源粉末通常为锌粉或者氧化锌粉。所述的钠源粉末通常为碳酸钠、氧化钠或者过氧化钠。所述的保护气体通常为氧气、氩氧混合气或者氮氧混合气，保护气体总流量为5-1000sccm，其中氧气流量比不低于1%。本专利技术与
技术介绍
相比具有的有益效果是: (I)本专利技术采用高比表面积的石墨烯作为催化剂和还原剂，将钠有效地掺入氧化锌中，获得P型掺杂的氧化锌纳米线，且其性能稳定，填补了 P型氧化锌纳米线稳定低成本制备的技术空白。(2)本专利技术的制备方法工艺简单，成本较低，且可以实现大面积的批量制备，有利于推广应用。【附图说明】图1为实施例1制备的氧化锌纳米线的扫描电子显微镜图； 图2为实施例1制备的氧化锌纳米线的低温光致发光(PL)谱。【具体实施方式】以下结合附图进一步说明本专利技术。实施例1: 1)将1g锌粉、Ig氧化钠粉末以及0.1g石墨烯混合均匀放置在管式反应炉中，持续通入氩氧混合气作为保护气体；保护气体总流量为lOOOsccm，氧气所占流量比为5% ； 2)升温至600摄氏度，并保温120分钟； 3)降温，在反应物的下游获得钠掺杂的P型氧化锌纳米线。获得的纳米线扫面电子显微镜照片如图1所示，本条件下纳米线直径均匀，产率高。经过低温(17K)光致发光谱测试，位于3.24eV发光峰位对应的受主能级距离价带顶-200 meV，说明所得到的纳米线为P型掺杂。所得到的P型氧化锌纳米线室温密闭存放12个月后测试仍为P型掺杂。实施例2: 1)将1g氧化锌粉、2g过氧化钠粉末以及0.2g石墨烯混合均匀放置在管式反应炉中，并通入氮氧混合气作为保护气体；保护气体总流量为500sccm，氧气所占流量比为1% ； 2)升温至1200摄氏度，并保温I分钟； 3)降温，在反应物的下游获得钠掺杂的P型氧化锌纳米线。实施例3:1)将99g氧化锌粉、0.0lg碳酸钠粉末以及0.1g石墨烯混合均匀放置在管式反应炉中，持续通入氧气作为保护气体；氧气流量为5sccm ；2)升温至1000摄氏度，并保温5分钟；3)降温，在反应物的下游获得钠掺杂的P型氧化锌纳米线。【主权项】1.一种石墨烯辅助的制备钠掺杂P型氧化锌纳米线的方法，其特征在于，包括如下步骤: 将锌源粉末、钠源粉末及石墨烯混合均匀后，放入管式炉中，持续通入保护气体，升温至600-1200°C，保温1-120分钟，待降至室温后，在反应物下游获得钠掺杂的P型氧化锌纳米线。2.根据权利要求1所述的石墨烯辅助的制备钠掺杂P型氧化锌纳米线的方法，其特征在于，所述的钠源粉末与锌源粉末质量比不低于1:9999，石墨烯与锌源粉末质量比不低于1:999。3.根据权利要求1所述的石墨烯辅助的制备钠掺杂P型氧化锌纳米线的方法，其特征在于，所述的锌源粉末为锌粉或者氧化锌粉。4.根据权利要求1所述的石墨烯辅助的制备钠掺杂P型氧化锌纳米线的方法，其特征在于，所述的钠源粉末为碳酸钠、氧化钠或者过氧化钠。5.根据权利要求1所述的石墨烯辅助的制备钠掺杂P型氧化锌纳米线的方法，其特征在于，所述的保护气体为氧气、氩氧混合气或者氮氧混合气，保护气体总流量为5-1000sccm，其中氧气流量比不低于1%。【专利摘要】本专利技术公开了，该方法主要为锌源和钠源在石墨烯催化条件下采用化学气相沉积法制得钠掺杂的p型氧化锌纳米线。本专利技术的方法与传统化学气相沉积法以碳粉作为还原剂相比，能够可控获得稳定的p型掺杂氧化锌纳米线，本专利技术制备工艺简单，可实现批量生产。【IPC分类】B82Y30/00, C01G9/02【公开号】CN104986792【申请号】CN201510323073【专利技术人】邱彩玉, 丁雯, 张新娟, 徐一梦 【申请人】温州生物材料与工程研究所【公开日】2015年10月21日【申请日】2015年6月13日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯辅助的制备钠掺杂p型氧化锌纳米线的方法，其特征在于，包括如下步骤：将锌源粉末、钠源粉末及石墨烯混合均匀后，放入管式炉中，持续通入保护气体，升温至600‑1200℃，保温1‑120分钟，待降至室温后，在反应物下游获得钠掺杂的p型氧化锌纳米线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱彩玉，丁雯，张新娟，徐一梦，
申请(专利权)人：温州生物材料与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33