宽光谱响应的C掺杂ZnO纳米片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及纳米光电功能材料技术领域，更具体的涉及宽光谱响应的C掺杂ZnO纳米片及其制备方法和应用。该制备方法包括以下步骤：以乙二醇和N,N

【技术实现步骤摘要】
宽光谱响应的C掺杂ZnO纳米片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米光电功能材料
，更具体的涉及宽光谱响应的C掺杂ZnO纳米片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]光电传感检测技术是当下发展迅速的一种基于检测信号(光)与激发信号(电)分离的有效检测手段。因此研究者致力于开发具有高效光电转换效率的光电材料，其中通过物理、化学法对经典半导体材料进行改性是很重要的研究方向。ZnO因具有高的载流子迁移率、良好生物相容性、优异的光吸收性能在光电传感领域受到广泛关注。然而它的禁带宽度(～3.21eV)较宽，仅对紫外光具有良好的吸收，不能有效利用太阳能，进而限制其在光电传感领域的应用。

技术实现思路

[0003]为了解决纯ZnO光吸收范围窄、太阳光利用率低的问题，本专利技术提供了一种宽光谱响应的C掺杂ZnO纳米片及其制备方法和应用，通过C元素的掺杂，拓宽了ZnO的光谱吸收范围，显著提高光电传感检测的灵敏度。
[0004]本专利技术的第一个目的是提供一种宽光谱响应的C掺杂ZnO纳米片的制备方法，包括以下步骤：
[0005]S1、以乙二醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺为混合溶剂，以六水合硝酸锌、对苯二甲酸为前驱体，通过水热反应制备得到Zn
‑
MOF；
[0006]S2、将S1中的Zn
‑
MOF进行高温热解，得到C掺杂ZnO纳米片。
[0007]优选的，S1中，六水合硝酸锌、对苯二甲酸以及混合溶剂的比值为0.2
>‑
0.8g：0.1
‑
0.4g：36
‑
74mL。
[0008]优选的，混合溶剂中，乙二醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺的比值为10
‑
20mL：16
‑
64mL。
[0009]优选的，S1中，水热反应的反应温度为140
‑
190℃，反应时间为4
‑
10h。
[0010]优选的，S2中，高温热解的反应温度为400
‑
550℃，反应时间为1
‑
4h，升温速率为2
‑
10℃/min。
[0011]本专利技术的第二个目的是提供一种根据上述方法制备的C掺杂ZnO纳米片。
[0012]本专利技术的第三个目的是提供上述C掺杂ZnO纳米片在传感检测中的应用。
[0013]优选的，所述C掺杂ZnO纳米片在传感检测中的应用按照以下步骤进行：以C掺杂ZnO纳米片为工作电极，以Pt丝、氯化银电极分别为对电极与参比电极，完成液体环境下的光电传感检测。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0015]本专利技术制备C掺杂ZnO纳米片时，以Zn
‑
MOF为模板，得到C掺杂ZnO纳米片，不仅实现了带隙的调控，同时提升了材料的比表面积，进一步增强了材料的光吸收性能，从而实现高效光电传感检测。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例3和对比例1制备的材料的X射线衍射图；
[0017]图2为本专利技术实施例3的扫描电镜图；
[0018]图3为本专利技术实施例3和对比例1的紫外
‑
可见光漫反射光谱图和带隙图，其中，图3A为实施例3和对比例1的紫外
‑
可见光漫反射光谱图，图3B为实施例3和对比例1的带隙图；
[0019]图4为本专利技术实施例3所得材料修饰电极在液体环境下的光电流结果图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]实施例1
[0022]S1、将0.2g六水合硝酸锌、0.4g对苯二甲酸溶解在含20mL乙二醇和32mLN，N
‑
二甲基甲酰胺的混合溶剂中搅拌1h，使其充分溶解，得到混合溶液。
[0023]将混合溶液转移至水热反应釜中，在150℃下反应6h得到产物，所获得的产物依次用N,N二甲基甲酰胺、甲醇进行离心清洗，而后置于80℃烘箱中烘干，得到Zn
‑
MOF。
[0024]S2、将S1得到的Zn
‑
MOF置于高温管式炉中，在400℃下反应1h，升温速率为5℃/min，得到C掺杂ZnO。
[0025]实施例2
[0026]S1、将0.2g六水合硝酸锌、0.2g对苯二甲酸溶解在含20mL乙二醇和32mLN，N
‑
二甲基甲酰胺的混合溶剂中搅拌1h，使其充分溶解，得到混合溶液。
[0027]将混合溶液转移至水热反应釜中，在150℃下反应6h得到产物，所获得的产物依次用N,N
‑
二甲基甲酰胺、甲醇进行离心清洗，而后置于80℃烘箱中烘干，得到Zn
‑
MOF。
[0028]S2、将S1得到的Zn
‑
MOF置于高温管式炉中，在400℃下反应2h，升温速率为5℃/min，得到C掺杂ZnO。
[0029]实施例3
[0030]S1、将0.4g六水合硝酸锌、0.2g对苯二甲酸溶解在含20mL乙二醇和32mLN，N
‑
二甲基甲酰胺的混合溶剂中搅拌1h，使其充分溶解，得到混合溶液。
[0031]将混合溶液转移至水热反应釜中，在150℃下反应6h得到产物，所获得的产物依次用N,N
‑
二甲基甲酰胺、甲醇进行离心清洗，而后置于80℃烘箱中烘干，得到Zn
‑
MOF。
[0032]S2、将S1得到的Zn
‑
MOF置于高温管式炉中，在450℃下反应2h，升温速率为5℃/min，得到C掺杂ZnO。
[0033]实施例4
[0034]S1、将0.4g六水合硝酸锌、0.2g对苯二甲酸溶解在含20mL乙二醇和32mLN，N
‑
二甲基甲酰胺的混合溶剂中搅拌1h，使其充分溶解，得到混合溶液。
[0035]将混合溶液转移至水热反应釜中，在150℃下反应6h得到产物，所获得的产物依次用N,N
‑
二甲基甲酰胺、甲醇的混合溶剂进行离心清洗，而后置于80℃烘箱中烘干，得到Zn
‑
MOF。
[0036]S2、将S1得到的Zn
‑
MOF置于高温管式炉中，在450℃下反应3h，升温速率为5℃/min，得到C掺杂ZnO。
[0037]实施例5
[0038]S1、将0.4g六水合硝酸锌、0.2g对苯二甲酸溶解在含20mL乙二醇和32mLN，N,N
‑
二甲基甲酰胺的混合溶剂中搅拌1h，使其充分溶解，得到混合溶液。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽光谱响应的C掺杂ZnO纳米片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、以乙二醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺为混合溶剂，以六水合硝酸锌、对苯二甲酸为前驱体，通过水热反应制备得到Zn
‑
MOF；S2、将S1中的Zn
‑
MOF进行高温热解，得到C掺杂ZnO纳米片。2.根据权利要求1所述的一种宽光谱响应的C掺杂ZnO纳米片的制备方法，其特征在于，S1中，六水合硝酸锌、对苯二甲酸以及混合溶剂的比值为0.2
‑
0.8g：0.1
‑
0.4g：36
‑
74mL。3.根据权利要求1所述的一种宽光谱响应的C掺杂ZnO纳米片的制备方法，其特征在于，混合溶剂中，乙二醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺的比值为10
‑
20mL：16
‑
64mL。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：董秀秀，曾明玥，华偲彤，郑旻，邓俊，王臣刚，周子彪，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：