一种复合膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种复合膜及其制备方法与应用，方法包括步骤：提供富勒醇，将所述富勒醇与硅烷偶联剂混合后脱水，得到硅烷偶联剂修饰的富勒烯；提供零维宽带隙纳米颗粒溶液；提供基板，将零维宽带隙纳米颗粒溶液沉积在所述基板上，形成第一薄膜；在所述第一薄膜上沉积含所述硅烷偶联剂修饰的富勒烯碱性溶液，形成第二薄膜，并在所述第一薄膜和第二薄膜的结合界面处，使位于第一薄膜表面的零维宽带隙纳米颗粒中的表面金属元素与位于第二薄膜表面的富勒烯中的硅烷偶联剂中的氨基或巯基结合，制备得到所述复合膜。本发明专利技术方法操作简单，易于重复，并且能够有效的降低零维宽带隙纳米颗粒之间的结势垒，从而提高复合膜的导电和光电响应速率。

【技术实现步骤摘要】
一种复合膜及其制备方法与应用
本专利技术涉及紫外传感器件
，尤其涉及一种复合膜及其制备方法与应用。
技术介绍
紫外（UV）传感器在工业以及科学领域具有广泛的需求，如：紫外光检测、高温火焰、导弹焰羽检测以及光开关和光通信等领域都有着较为广阔的应用价值。在紫外传感器的材料开发过程中，宽禁带半导体材料是满足紫外传感器的前提如氧化锌、硫化锌等材料。在紫外传感器的材料开发过程中发现一维纳米材料具有较好的电子传输特性和较大的比表面积如：氧化锌纳米线、氧化锌纳米棒、氧化锌纳米带；硫化锌纳米线、硫化锌纳米棒、硫化锌纳米带等一维材料被广泛的应用于UV传感器。然而利用上述一维材料制备的UV传感器，光电响应时间通常需要几秒到几分钟甚至几百分钟，因为光电流开关速率在利用上述一维材料时表面产生氧的吸附和解吸附过程较缓慢。现有的技术中是利用比表面积较大的零维的纳米材料（如氧化锌纳米颗粒、硫化锌纳米颗粒等）来提高氧吸附和解吸附速率来进一步的提高光电流开关速率；利用零维的纳米颗粒制备UV传感器虽然一定程度上改善了传感器的灵敏性，但是在零维的纳米材料之间容易形成结势垒，结势垒会阻碍电子传输进而影响颗粒膜的导电和传感器的光电响应速率。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合膜及其制备方法与应用，旨在解决现有零维的纳米材料之间容易形成结势垒，结势垒会阻碍电子传输进而影响颗粒膜的导电和传感器的光电响应速率的问题。本专利技术的技术方案如下：一种复合膜的制备方法，其中，包括步骤：提供富勒醇，将所述富勒醇与硅烷偶联剂混合后脱水，得到硅烷偶联剂修饰的富勒烯，所述硅烷偶联剂的通式为YSiX3，其中X为烷氧基，Y为非水解基团，Y中碳链末端含有氨基取代基或巯基取代基；提供零维宽带隙纳米颗粒溶液；提供基板，将零维宽带隙纳米颗粒溶液沉积在所述基板上，形成第一薄膜；在所述第一薄膜上沉积含所述硅烷偶联剂修饰的富勒烯碱性溶液，形成第二薄膜，并在所述第一薄膜和第二薄膜的结合界面处，使位于第一薄膜表面的零维宽带隙纳米颗粒中的表面金属元素与位于第二薄膜表面的富勒烯中的硅烷偶联剂中的氨基或巯基结合，制备得到所述复合膜。所述的复合膜的制备方法，其中，所述富勒醇的通式为Cm(OH)n，其中，28≤m≤104，16≤n≤60，n<m。所述的复合膜的制备方法，其中，所述硅烷偶联剂选自NH2(CH2)3Si（OCH3）3、NH2(CH2)3Si（OC2H5）3、NH2(CH2)2NH(CH2)3Si（OCH3）3、NH2(CH2)2NH(CH2)3Si（OC2H5）3和SH(CH2)3Si（OC2H5）3中的一种。所述的复合膜的制备方法，其中，将所述富勒醇与硅烷偶联剂混合后脱水的步骤中，按所述富勒醇与所述硅烷偶联剂的摩尔比为1mmol：（15~20mmol），将所述富勒醇与所述硅烷偶联剂进行混合后脱水。所述的复合膜的制备方法，其中，所述零维宽带隙纳米颗粒溶液中的零维宽带隙纳米颗粒选自氧化锌纳米颗粒、硫化锌纳米颗粒和氮化镓纳米颗粒中的一种。所述的复合膜的制备方法，其中，所述零维宽带隙纳米颗粒溶液中的零维宽带隙纳米颗粒的带隙范围为3~4ev。所述的复合膜的制备方法，其中，所述零维宽带隙纳米颗粒溶液中，所述零维宽带隙纳米颗粒的浓度为20~40mg/mL。所述的复合膜的制备方法，其中，将所述零维宽带隙纳米颗粒溶液沉积在所述基板上，形成第一薄膜的步骤包括：将所述零维宽带隙纳米颗粒溶液沉积在所述基板上，在50~80℃条件下，退火处理30~60min，在所述基板上形成第一薄膜。所述的复合膜的制备方法，其中，在所述第一薄膜上沉积含所述硅烷偶联剂修饰的富勒烯碱性溶液，形成第二薄膜，并在所述第一薄膜和第二薄膜的界面处，使位于第一薄膜表面的零维宽带隙纳米颗粒中的表面金属元素与位于第二薄膜表面的富勒烯中的硅烷偶联剂中的氨基或巯基结合的步骤包括：采用电泳沉积的方式，将含所述硅烷偶联剂修饰的富勒烯碱性溶液沉积在所述第一薄膜表面，在80~150℃条件下，热处理30~60min，在所述第一薄膜上层叠形成第二薄膜。一种复合膜，其中，包括第一薄膜，所述第一薄膜的材料包括零维宽带隙纳米颗粒；还包括层叠形成在所述第一薄膜一表面的第二薄膜，所述第二薄膜的材料包括硅烷偶联剂修饰的富勒烯，所述硅烷偶联剂的通式为YSiX3，其中X为烷氧基，Y为非水解基团，Y中碳链末端含有氨基取代基或巯基取代基；在所述第一薄膜和第二薄膜的界面处，位于第一薄膜表面的零维宽带隙纳米颗粒中的表面金属元素与位于第二薄膜表面的富勒烯中的硅烷偶联剂中的氨基或巯基结合。所述的复合膜，其中，所述零维宽带隙纳米颗粒选自氧化锌纳米颗粒、硫化锌纳米颗粒和氮化镓纳米颗粒中的一种。所述的复合膜，其中，所述第一薄膜的厚度为5~15nm。所述的复合膜，其中，所述第二薄膜的厚度为0.1~0.5nm。一种复合膜的应用，其中，将本专利技术所述的复合膜用作紫外传感器中的光响应层。有益效果：本专利技术通过上述方法，能够有效的降低零维宽带隙纳米颗粒之间的结势垒，从而提高复合膜的导电性和光电响应速率。附图说明图1为本专利技术实施例的复合膜结合界面处的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种复合膜及其制备方法与应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种复合膜的制备方法，其中，包括步骤：提供富勒醇，将所述富勒醇与硅烷偶联剂混合后脱水，得到硅烷偶联剂修饰的富勒烯，所述硅烷偶联剂的通式为YSiX3，其中X为烷氧基，Y为非水解基团，Y中碳链末端含有氨基取代基或巯基取代基；提供零维宽带隙纳米颗粒溶液；提供基板，将零维宽带隙纳米颗粒溶液沉积在所述基板上，形成第一薄膜；在所述第一薄膜上沉积含所述硅烷偶联剂修饰的富勒烯碱性溶液，形成第二薄膜，并在所述第一薄膜和第二薄膜的结合界面处，使位于第一薄膜表面的零维宽带隙纳米颗粒中的表面金属元素与位于第二薄膜表面的富勒烯中的硅烷偶联剂中的氨基或巯基结合，制备得到所述复合膜。现有技术中，零维的纳米材料之间容易形成结势垒，结势垒会阻碍电子传输进而影响颗粒膜的导电和传感器的光电响应速率。为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术主要改进之处在于：利用富勒烯、硅烷偶联剂和零维宽带隙纳米颗粒三者的特性制备得到复合膜。具体为：首先利用硅烷偶联剂对富勒醇进行表面修饰，得到硅烷偶联剂修饰的富勒烯，然后将零维宽带隙纳米颗粒进行沉积得到第一薄膜，最后在第一薄膜上沉积硅烷偶联剂修饰的富勒烯，得到第二薄膜，在所述第一薄膜和第二薄膜的界面处，位于第一薄膜表面的零维宽带隙纳米颗粒中的表面金属元素与位于第二薄膜表面的富勒烯中的硅烷偶联剂中的氨基或巯基结合，形成所述复合膜。将制备得到的所述复合膜用作紫外传感器中的光响应层。与现有相比，本专利技术能够有效的降低零维宽带隙纳米颗粒之间的结势垒，从而提高复合膜的导电性和光电响应速率。另外，本专利技术方法操作简单，易于重复。富勒烯具有优异的电传导特性，从而能够很好进行电荷传输，同时富勒烯与零维宽带隙纳米颗粒进行接触时能够产生欧姆接触，降低肖特基结势垒，从而提高电荷在富勒烯与零维宽带隙纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供富勒醇，将所述富勒醇与硅烷偶联剂混合后脱水，得到硅烷偶联剂修饰的富勒烯，所述硅烷偶联剂的通式为YSiX3，其中X为烷氧基，Y为非水解基团，Y中碳链末端含有氨基取代基或巯基取代基；提供零维宽带隙纳米颗粒溶液；提供基板，将零维宽带隙纳米颗粒溶液沉积在所述基板上，形成第一薄膜；在所述第一薄膜上沉积含所述硅烷偶联剂修饰的富勒烯碱性溶液，形成第二薄膜，并在所述第一薄膜和第二薄膜的结合界面处，使位于第一薄膜表面的零维宽带隙纳米颗粒中的表面金属元素与位于第二薄膜表面的富勒烯中的硅烷偶联剂中的氨基或巯基结合，制备得到所述复合膜。

【技术特征摘要】
1.一种复合膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供富勒醇，将所述富勒醇与硅烷偶联剂混合后脱水，得到硅烷偶联剂修饰的富勒烯，所述硅烷偶联剂的通式为YSiX3，其中X为烷氧基，Y为非水解基团，Y中碳链末端含有氨基取代基或巯基取代基；提供零维宽带隙纳米颗粒溶液；提供基板，将零维宽带隙纳米颗粒溶液沉积在所述基板上，形成第一薄膜；在所述第一薄膜上沉积含所述硅烷偶联剂修饰的富勒烯碱性溶液，形成第二薄膜，并在所述第一薄膜和第二薄膜的结合界面处，使位于第一薄膜表面的零维宽带隙纳米颗粒中的表面金属元素与位于第二薄膜表面的富勒烯中的硅烷偶联剂中的氨基或巯基结合，制备得到所述复合膜。2.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述富勒醇的通式为Cm(OH)n，其中，28≤m≤104，16≤n≤60，n<m。3.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自NH2(CH2)3Si（OCH3）3、NH2(CH2)3Si（OC2H5）3、NH2(CH2)2NH(CH2)3Si（OCH3）3、NH2(CH2)2NH(CH2)3Si（OC2H5）3和SH(CH2)3Si（OC2H5）3中的一种。4.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，将所述富勒醇与硅烷偶联剂混合后脱水的步骤中，按所述富勒醇与所述硅烷偶联剂的摩尔比为1mmol：（15~20mmol），将所述富勒醇与所述硅烷偶联剂进行混合后脱水。5.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述零维宽带隙纳米颗粒溶液中的零维宽带隙纳米颗粒选自氧化锌纳米颗粒、硫化锌纳米颗粒和氮化镓纳米颗粒中的一种。6.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述零维宽带隙纳米颗粒溶液中的零维宽带隙纳米颗粒的带隙范围为3~4ev。7.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述零维宽带隙纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：程陆玲，杨一行，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44