一种基于次级纳米球分级结构ZnO纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及量子点太阳能电池领域，具体涉及一种基于次级纳米球分级结构ZnO纳米材料及其制备方法。一种基于次级纳米球分级结构ZnO纳米材料，其特征在于：它是由包含二水醋酸锌、二甲基甲酰胺、尿素、油酸、二甲基甲酰胺的溶液制备而成；二水醋酸锌、二甲基甲酰胺、尿素、油酸、二甲基甲酰胺的溶液的配比为：0.65‑1.3g：100‑200ml：0.4g：0.1ml：30ml。本发明专利技术与普通的氧化锌相比，设备要求不高，吸收光强度增强，光响应范围增加。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及量子点太阳能电池领域，具体涉及一种基于次级纳米球的分级结构ZnO纳米材料及其制备方法。
技术介绍
众所周知，能源是支撑经济快速发展的关键所在。近年来伴随着经济的繁荣发展，全球正面临着日益严峻的环境污染和能源短缺问题。如何开发利用储量丰富、绿色安全的新型能源逐渐成为人们普遍关注的解决当前能源问题的有效途径。作为一种无污染、可再生的新能源，太阳能的有效利用有望缓解人类社会和环境问题。太阳能电池能实现光电直接转换，是利用太阳能的最有效的新型装置。光阳极是电池的核心部件，在光电过程中的电荷收集和传送方面起着关键作用。目前，效果最好、应用较多的光阳极材料是TiO2。随着对光阳极薄膜的深入研究，学者们也开始致力于开发除TiO2外其它有潜力的半导体材料。通过对比ZnO和TiO2的相关物理性能参数发现，在众多宽带隙的半导体氧化物中，ZnO室温下的禁带宽度为3.2e V左右与TiO2最为接近。并且，ZnO的电子迁移率和电子扩散系数均高于TiO2，是非常有应用潜力的光阳极材料。当前研究的氧化锌纳米材料大都为零维、一维与二维的结构，然而其发展受到比表面积偏小及捕获可见光能力不强等限制。因此，研究开发操作简单、性能优良的分等级结构的材料有着重要的前景。近年来，科学家们提出氧化锌的三维分级结构的概念，不仅有效的综合了零维、一维、二维结构各自结构上的优势，而且它独特的空间结构，使其保留了纳米材料原本的理化性质外还能克服纳米粒子容易聚集等不良影响。同时组装后的单元结构会引起协同作用和耦合作用，可使原有材料的性能得以提高。近年来，三维或者级次结构的纳米材料越来越引起人们的重视。当前学者们针对氧化锌的三维分级结构纳米材料已经开展了一系列的研究，并取得了一定的进展。Jin Li等人通过调控水热反应中尿素的含量，获得了层状碳酸氢氧化锌材料，经过煅烧。获得了分等级多孔的ZnO材料，且该材料对丙酮气体具有较高的敏感特性。Peng Sun等人成功的合成了由单晶多孔的纳米片构成的分等级SnO2材料，并结合水热时间演化实验，推断了这种材料自组装的生长过程，并对材料进行气体敏感性测试，发现其具有较好的气敏特性相对于乙醇气体。Chong Wang等人利用酸处理法获得花状分等级的WO3材料，并检测出其对NO2气体具有敏感特性。Yuxiang Qin等人利用种子层诱导水热合成方法，将花状和蜂窝状的分等级V2O5材料生长于带有铂电极的氧化铝衬底上，通过性能测试，发现这种材料在室温和工作温度为250℃时均对乙醇气体表现出较高的灵敏度。Liu等在反应液中添加球状的Zn粉微小颗粒并以此作为成核中心，在强碱体系中采用水热法制备了由ZnO纳米棒团簇而成的三维球状体，研究发现该球状结构直径大约4μm，并且有良好的光学性能。Xie等以月桂胺为添加剂制备了海胆状ZnO纳米棒基三维的分级结构，所得产物中的一维ZnO纳米棒直径为50-80nm、长度约2μm，室温下有强紫外光激发性能。未检索到基于次级纳米球分级结构ZnO纳米材料及其制备方法相同的专利文献。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于次级纳米球分级结构ZnO纳米材料及其制备方法，设备要求不高，吸收光强度增强，光响应范围增加。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是，一种基于次级纳米球的分级结构ZnO纳米材料，其特征在于：它是由包含二水醋酸锌、二甲基甲酰胺、尿素、油酸、二甲基甲酰胺的溶液制备而成；二水醋酸锌、二甲基甲酰胺、尿素、油酸、二甲基甲酰胺的溶液的配比为：0.65-1.3g：100-200ml：0.4g：0.1ml：30ml。所述的次级纳米球颗粒的直径约为6-15nm。上述一种基于次级纳米球分级结构ZnO纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)称取0.65-1.3g的二水醋酸锌，加入到100-200ml的二甲基甲酰胺中搅拌至充分溶解，将该混合溶液标记为A溶液；2)称取0.4g尿素和量取0.1ml的油酸，然后分别将两者加入到30ml浓度为99.5wt％的二甲基甲酰胺的溶液中，将该溶液标记为B溶液；3)先将盛有A溶液的烧杯置于水浴锅中，保持温度65-95℃条件下，水浴3-7h；之后，用冰水冷却A溶液(上述反应体系)，使其迅速冷却；4)在快速搅拌的条件下(转速150转/分钟)，将步骤2)中的B溶液逐滴加入到已经冷却的A溶液{步骤3)的反应体系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于次级纳米球分级结构ZnO纳米材料，其特征在于：它是由包含二水醋酸锌、二甲基甲酰胺、尿素、油酸、二甲基甲酰胺的溶液制备而成；二水醋酸锌、二甲基甲酰胺、尿素、油酸、二甲基甲酰胺的溶液的配比为：0.65‑1.3g：100‑200ml：0.4g ：0.1ml：30ml。

【技术特征摘要】
1.一种基于次级纳米球分级结构ZnO纳米材料，其特征在于：它是由包含二水醋酸锌、二甲基甲酰胺、尿素、油酸、二甲基甲酰胺的溶液制备而成；二水醋酸锌、二甲基甲酰胺、尿素、油酸、二甲基甲酰胺的溶液的配比为：0.65-1.3g：100-200ml：0.4g ：0.1ml：30ml。2.如权利要求1所述的一种基于次级纳米球的分级结构ZnO纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）称取0.65-1.3g的二水醋酸锌，加入到100-200ml的二甲基甲酰胺中搅拌至充分溶解，将该混合溶液标记为A溶液；2）称取0.4g 尿素和量取0.1ml 的油酸，然后分别将两者加入到30ml 的二甲基甲酰胺的溶液中，将该溶液标记为B溶液；3）先将盛有A溶液的烧杯置于水浴锅中，保持温度65-95℃条件下，水浴...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏，朱琳玉，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42