一种ZnO纳米线阵列的制备方法技术

本发明专利技术公开的一种ZnO纳米线阵列的制备方法，包括以下步骤，第一，将Al块和Zn块熔炼成合金并轧制成合金薄片，之后将合金薄片进行初次淬火处理；第二，将步骤1得到的合金薄片进行固溶处理，然后进行二次淬火得到型材；第三，将步骤2得到的型材在强碱溶液中自由腐蚀；第四，将步骤3中自由腐蚀得到的型材在强碱溶液中加热进行氧化处理，即得到ZnO纳米线阵列；本发明专利技术的方法制备出的材料在所有区域具有整齐的阵列结构，形貌纯度高，且产品在空气中稳定、不易变形，其在压电、微纳米电源、场发射、纳米激光、波导、紫外光探测器、催化以及吸附等领域具有很高的应用价值。

A preparation method of ZnO nanowire array

A method for preparing ZnO nanowire arrays are disclosed, comprising the following steps. First, the Al block and Zn block remelted alloy and rolled into alloy sheet, alloy sheet after primary quenching treatment; second, step 1 will get alloy sheet solution treatment, and then two times quenching get the profile; third, step 2 will get the material corrosion free in alkali solution; fourth, the 3 steps to get the free corrosion in heating section in alkali solution oxidation treatment, to obtain ZnO nanowire arrays materials; the method of the invention is prepared with neat array structure in all regions, morphology high purity, and the product is stable in the air, not easy to deformation, in the field of micro nano piezoelectric, power supply, field emission, nano laser, waveguide, UV detectors, catalysis and adsorption etc. It has high application value.

【技术实现步骤摘要】
一种ZnO纳米线阵列的制备方法
本专利技术属于纳米无机非金属半导体材料制备
，具体涉及一种ZnO纳米线阵列的制备方法。
技术介绍
近年来人们对ZnO纳米线材料的研究日益增多，由于其具有较高的化学稳定性和较好的生物兼容性，同时在室温下具有较大的导带宽度(Eg＝3.4eV)和较高的电子激发结合能(60meV)及光增益系数(300cm-1)而使其具有独特的催化、电学、光电学、光化学性质，受到了极大的关注，其在太阳能电池、表面声波和压电材料、微纳米电源、场发射、纳米激光、波导、紫外光探测器、光学开关、逻辑电路等领域展示出极大的应用潜力。氧化锌的性能强烈依赖于它们的形貌和结构，ZnO纳米线阵列由于其独特的结构和形貌，更使其赋予了不可比拟的特殊性能，使其在压电材料、微纳米电源、场发射、纳米激光、波导、紫外光探测器等领域有极大的应用潜力。申请号为201610365250.4、公开号106044844A公开日为2016.10.26名称为一种多孔氧化锌纳米线阵列的制备方法的专利技术专利公布了一种通过(1)衬底预处理：分别采用有机溶剂和去离子水超声清洗1～30分钟；(2)氧化锌种子层的制备：在预处理后的衬底上生长氧化锌种子层；(3)反应溶液配制：配制Zn离子反应溶液,并调整溶液的PH值为9～11；(4)多孔氧化锌纳米线阵列的生长：将反应溶液转移到不锈钢高压反应釜中,并将步骤(2)所得衬底浸入反应溶液后密封,随后将不锈钢高压反应釜放入反应炉中，加热至160～170℃,保温1～2h；(5)清洗与干燥处理：将步骤(4)所得样品取出，去离子水冲洗、干燥处理,即可获得含有多孔洞结构、垂直均匀分布在衬底上的氧化锌纳米线阵列。该方法过程复杂，且要求较高。申请号为201010609908.4、公开号为102092774A公开日为2011.06.15名称为一种氧化锌纳米线阵列的制备方法公布了一种通过：步骤1：在衬底表面沉积一层金属薄膜；沉积金属薄膜时，通过控制薄膜沉积工艺的工艺条件控制金属薄膜表面晶粒半径的大小；步骤2：配制生长溶液。将等摩尔量的硝酸锌溶和六次甲基四胺溶于水中,控制溶液浓度在0.01～0.05mol·L之间；步骤3：控制生长溶液温度在60～90℃之间，并将步骤1所得金属薄膜采用面向下的方式浮于步骤2所配制的生长溶液表面，静置2个小时以上，在金属薄膜表面生长出氧化锌纳米线阵列；步骤4：将表面生长了氧化锌纳米线阵列的金属膜取出，用去离子水清洗后在室温下自然干燥。制备氧化锌纳米线阵列的制备方法。该方法制备步骤复杂，且不易控制。申请号为201610227924.4、公开号为105883901A、公开日为2016.08.24名称为一种ZnO/ZnS核壳纳米线阵列的制备方法公布了一种通过以ZnO和石墨粉为原料，放入小瓷舟中,将具有一层Au催化剂的Al2O3为衬底，平放在瓷舟中混合物的表面中央，将瓷舟放入CVD管式炉中，通入流速为10-15sccm的氩气，5-30min升温至800-1000℃，保温3-60min,然后自然降温，制得ZnO纳米线阵列；然后采用双温区管式炉，将上述制备的ZnO纳米线阵列放入管式炉的高温区，将装有硫粉的小瓷舟放入低温区，硫化，反应结束后自然降温，即可得到ZnO/ZnS的核壳纳米阵列。该方法成本过高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种ZnO纳米线阵列的制备方法，解决了现有的ZnO纳米线阵列的制备过程中存在的步骤复杂及成本较高的问题。本专利技术一种ZnO纳米线阵列的制备方法所采用的技术方案，包括以下步骤：步骤1，将铝块和锌块加热熔炼成合金后轧制成薄片，然后进行初次淬火处理；步骤2，将步骤1中经过淬火处理的合金薄片加热进行固溶处理，然后将经过加热固溶处理后的合金薄片进行二次淬火处理得到型材；步骤3，将步骤2得到的型材置于强碱溶液中进行自由腐蚀，直到型材表面不再出现气泡为止；步骤4，将步骤3中经过自由腐蚀后得到的型材置于强碱溶液中加热进行氧化处理，待表面不冒气泡后取出干燥，即得到ZnO纳米线阵列。本专利技术的特点还在于，步骤1中的熔炼温度为580℃-680℃，轧制后的合金薄片的厚度为0.1mm-1mm。步骤2中固溶处理的温度为360℃-380℃，固溶处理的时间为3h-6h。步骤1中初次淬火和步骤2中二次淬火的淬火液均为水。步骤3的型材中Al与强碱溶液的的摩尔比为1:1.2-3，所述强碱溶液的浓度为0.3mol/L～3mol/L，所述自由腐蚀的时间为14h-32h。步骤4中氧化处理的温度为45℃-90℃，氧化时间为7-14h，所述强碱溶液的浓度为0.02mol/L～0.5mol/L。步骤3和步骤4中的强碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液中的一种。本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种ZnO纳米线阵列制备方法解决了现有的ZnO纳米线阵列制备过程中存在的步骤复杂、成本高昂的缺点；本专利技术所采用的材料为非贵金属且为两性金属Zn和Al作为合金的两相组成，并采用NaOH作为腐蚀剂，采用去合金自由腐蚀，然后采用弱碱溶液氧化的方法制备了具有阵列结构的ZnO纳米线材料，制备出的材料在所有区域具有整齐的阵列结构，形貌纯度高，且产品在空气中稳定、不易变形，其在压电、微纳米电源、场发射、纳米激光、波导、紫外光探测器、催化以及吸附等领域具有很高的应用价值。附图说明图1是本专利技术的一种ZnO纳米线阵列的制备方法得到的具有阵列结构的ZnO纳米线材料的SEM图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种ZnO纳米线阵列的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将铝块和锌块加热熔炼成合金后轧制成薄片，然后进行初次淬火处理；步骤1中铝块的质量分数为30％-70％，锌块的质量分数为30％-70％；步骤1中的熔炼温度为580℃-680℃，轧制后的合金薄片的厚度为0.1mm-1mm。步骤2，将步骤1中经过淬火处理的合金薄片加热进行固溶处理，然后将经过加热固溶处理后的合金薄片进行二次淬火处理得到型材；步骤2中固溶处理的温度为360℃-380℃，固溶处理的时间为3h-6h；初次淬火和二次淬火的淬火液均为水。步骤3，将步骤2得到的型材置于强碱溶液中进行自由腐蚀，直到型材表面不再出现气泡为止；步骤3的型材中Al与强碱溶液的摩尔比为1:1.2-3，强碱溶液的浓度为0.3mol/L～3mol/L，自由腐蚀的时间为14h-32h。步骤4，将步骤3中经过自由腐蚀后得到的型材置于强碱溶液中加热进行氧化处理，待表面不冒气泡后取出干燥，即得到ZnO纳米线阵列；步骤4中氧化处理的温度为45℃-90℃，氧化时间为7-14h，强碱溶液的浓度为0.02mol/L～0.5mol/L。步骤3和步骤4中的强碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液中的一种实施例1本专利技术一种ZnO纳米线阵列的制备方法，包括以下步骤：步骤1，合金熔炼：称取30gAl块和70gZn块，将配置好的原料置于坩锅中后送入加热炉保持加热温度为580℃进行合金的熔炼，不断搅拌使熔融的合金混合均匀，将熔炼的合金轧制成薄片并进行初次淬火处理，其中，轧制后的合金薄片的厚度为0.1mm，淬火液选择水；步骤2，合金的固溶处理：将步骤1中得到的合金薄片置于坩埚中，连同坩埚一起放于加热炉中在360℃下进行固溶处理4h以保证其组织的均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术一种ZnO纳米线阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将铝块和锌块加热熔炼成合金后轧制成薄片，然后进行初次淬火处理；步骤2，将步骤1中经过淬火处理的合金薄片加热进行固溶处理，然后将经过加热固溶处理后的合金薄片进行二次淬火处理得到型材；步骤3，将步骤2得到的型材置于强碱溶液中进行自由腐蚀，直到型材表面不再出现气泡为止；步骤4，将步骤3中经过自由腐蚀后得到的型材置于强碱溶液中加热进行氧化处理，待表面不冒气泡后取出干燥，即得到ZnO纳米线阵列。

【技术特征摘要】
1.本发明一种ZnO纳米线阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将铝块和锌块加热熔炼成合金后轧制成薄片，然后进行初次淬火处理；步骤2，将步骤1中经过淬火处理的合金薄片加热进行固溶处理，然后将经过加热固溶处理后的合金薄片进行二次淬火处理得到型材；步骤3，将步骤2得到的型材置于强碱溶液中进行自由腐蚀，直到型材表面不再出现气泡为止；步骤4，将步骤3中经过自由腐蚀后得到的型材置于强碱溶液中加热进行氧化处理，待表面不冒气泡后取出干燥，即得到ZnO纳米线阵列。2.根据权利要求1所述的一种ZnO纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤1中铝块的质量分数为30％-70％，锌块的质量分数为30％-70％。3.根据权利要求1所述的一种ZnO纳米线阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的熔炼温度为580℃-680℃，轧制后的合金薄片的厚度为0.1mm-1mm。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜国君，王黎昱，李香谕，樊永霞，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61