一种大尺寸、高厚度Ni-BHTMOFs薄膜的制备方法技术

本发明专利技术属于功能薄膜技术领域，具体为大尺寸、高厚度Ni

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸、高厚度Ni
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BHT MOFs薄膜的制备方法


[0001]本专利技术属于功能薄膜
，具体涉及一种Ni
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BHT MOFs薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]金属有机框架（Metal Organic Frameworks，MOFs），也称配位聚合物，是一类由有机配体和无机金属离子（或簇）通过配位键自组装杂化形成的高度有序的多孔晶体材料，在物理、化学、材料等领域引起广泛关注。将不同的配体和金属在在几何结构中有不同的排列组合，使得MOFs具有丰富多样的结构特性，这种多样的结构，拓展了这类材料在不同领域应用的可能性。二维导电金属有机框架化合物（2D EC
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MOFs）由于其独特的物理和化学性质，使其在光电器件以及催化等领域具有广泛的应用。但是由于无法快速、简便的在基底表面上原位生长出高质量的大面积的2D EC
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MOFs薄膜，使其在电子器件方面的应用一直备受制约。针对这一现象，我们专利技术了一种界面限域提拉法，可将MOFs薄膜的面积制备到晶圆级别，大大增加了其在实际集成器件中的应用。
[0003]在MOFs薄膜的生长过程中，有机层的配体和无机层的金属离子会不断的朝界面处扩散，当金属离子和配体在界面处相遇时会发生配位反应，从而形成MOFs薄膜。因此通过控制反应时间，可以控制扩散到界面处的配体和金属离子的数量，从而可以实现不同厚度的MOFs薄膜的制备。然而当我们用同样调节反应时间的方法来调控Ni
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BHT薄膜厚度的时候，利用原子力显微镜（AFM）发现Ni
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BHT薄膜的厚度随反应时间的延长，薄膜厚度仅仅从2 min的3.52 nm生长到了4.81 nm左右，当反应时间达到6 min以后，继续延长反应时间，薄膜厚度也不会发生变化。基于以上问题，为了实现Ni
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BHT薄膜厚度在较大范围内的调控，本专利技术提供了在不改变有机配体BHT浓度的前提下，将氯代苯溶液换成了氯代苯和乙酸乙酯的混合溶液，当反应结束之后发现，生成的Ni
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BHT薄膜的厚度明显增厚了很多。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一个大尺寸、高厚度Ni
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BHT MOFs薄膜的制备方法。
[0005]本专利技术提供的大尺寸、高厚度Ni
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BHT MOFs薄膜的制备方法，是由六巯基苯（BHT）和氯化镍（NiCl2）用界面限域提拉法制备Ni
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BHT MOFs薄膜，其中，将氯代苯溶液换成氯代苯和乙酸乙酯的混合溶液；制备的具体步骤如下：（1）采用大尺寸硅片为基底，用食人鱼溶液和氧等离子体进行处理，使其表面亲水且富羟基化；（2）配置1
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10 mM（优选为1
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5 mM）的NiCl2水溶液，配置0.1
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1 mM（优选为0.1
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0.5 mM）的六巯基苯/（氯代苯和乙酸乙酯）混合溶液，其中，氯代苯和乙酸乙酯的体积比10:0 ~ 10:10；（3）将处理好的硅片放置在真空吸盘上，在硅片表面均匀喷上一层NiCl2水溶液，再将六巯基苯/（氯代苯和乙酸乙酯）混合溶液滴到NiCl2水溶液上面，使其完全覆盖；待反应结束后，将硅片倾斜并在底端用吸水纸将表面未反应的溶液吸干，然后将硅片竖直放置
在自然环境下晾干，即可在硅片表面形成一层均匀、干净、完整且厚度可调的大尺寸Ni
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BHT薄膜。
[0006]本专利技术中，Ni
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BHT薄膜厚度可调，随着氯代苯和乙酸乙酯的体积比减少而增加，最大厚度可达到42.65 nm，参见附图5。
[0007]本专利技术中，所述大尺寸基底，一般可为4
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6平方英寸，相应地制备的MOFs薄膜为4
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6平方英寸。
[0008]本专利技术中，优选氯代苯和乙酸乙酯的体积比为10:1 ~ 10:10。更优选氯代苯和乙酸乙酯的体积比为10:2 ~ 10:10。更优选氯代苯和乙酸乙酯的体积比为10:6 ~ 10:10。
[0009]本专利技术解决了在用六巯基苯/氯代苯溶液和NiCl2水溶液反应制备Ni
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BHT MOFs薄膜时用常规方法其厚度最大只能到5 nm的问题，大幅提高了Ni
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BHT薄膜厚度，因而可大大提高其在化学反应中的性能，拓展该薄膜在电化学、化学传感器、场效晶体管等方面的应用。
附图说明
[0010]图1 制备方法示意图。
[0011]图2 未加乙酸乙酯时Ni
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BHT薄膜的厚度随反应时间的变化。
[0012]图3 添加不同比例乙酸乙酯时Ni
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BHT薄膜的厚度随反应时间的变化。
[0013]图4 添加不同比例乙酸乙酯时Ni
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BHT薄膜的AFM示意图。
[0014]图5 不同氯代苯和乙酸乙酯体积配比时薄膜厚度的变化。
具体实施方式
[0015]实施例1步骤1：将4英寸硅片用食人鱼溶液和氧等离子体进行处理，使其表面亲水且富羟基化。
[0016]步骤2：配置1mM的NiCl2水溶液，和0.1mM的六巯基苯/（氯代苯和乙酸乙酯）溶液，氯代苯和乙酸乙酯的配比10:0。
[0017]步骤3：将处理好的硅片放置在真空吸盘上，在硅片表面均匀喷上一层NiCl2水溶液，再将氯代苯/乙酸乙酯不同配比的六巯基苯溶液小心的滴到NiCl2水溶液上面使其完全覆盖；待6 min后，将硅片倾斜并在底端用吸水纸将表面未反应的溶液吸干，而后将硅片竖直放置在自然环境下晾干，即可在硅片表面形成完整均匀的Ni
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BHT MOFs薄膜，用AFM测其厚度为4.74
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4.85 nm。
[0018]实施例2步骤1：将4英寸硅片用食人鱼溶液和氧等离子体进行处理，使其表面亲水且富羟基化。
[0019]步骤2：配置1mM的NiCl2水溶液，和0.1mM的六巯基苯/（氯代苯和乙酸乙酯）溶液，氯代苯和乙酸乙酯的配比10:2。
[0020]步骤3：将处理好的硅片放置在真空吸盘上，在硅片表面均匀喷上一层NiCl2水溶液，再将氯代苯/乙酸乙酯不同配比的六巯基苯溶液小心的滴到NiCl2水溶液上面使其完全覆盖；待6 min后，将硅片倾斜并在底端用吸水纸将表面未反应的溶液吸干，而后将硅片竖
直放置在自然环境下晾干，即可在硅片表面形成完整均匀的Ni
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BHT MOFs薄膜，用AFM测其厚度为18.11
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18.32 nm。
[0021]实施例3步骤1：将4英寸硅片用食人鱼溶液和氧等离子体进行处理，使其表面亲水且富羟基化。
[0022]步骤2：配置1mM的NiCl2水溶液，和0.1mM的六巯基苯/（氯代苯和乙酸乙酯）溶液，氯代苯和乙酸乙酯的配比10:6。
[0023]步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种大尺寸、高厚度Ni
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BHT MOFs薄膜的制备方法，其特征在于，是由六巯基苯和氯化镍用界面限域提拉法制备Ni
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BHT MOFs薄膜，其中，将氯代苯溶液换成氯代苯和乙酸乙酯的混合溶液；制备的具体步骤如下：（1）采用大尺寸硅片为基底，用食人鱼溶液和氧等离子体进行处理，使其表面亲水且富羟基化；（2）配置1
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10 mM的NiCl2水溶液，配置0.1
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1 mM的六巯基苯/（氯代苯和乙酸乙酯）混合溶液，其中，氯代苯和乙酸乙酯的体积比10:0 ~ 10:10；（3）将处理好的硅片放置在真空吸盘上，在硅片表面均匀喷上一层NiCl2水溶液，再将六巯基苯/（氯代苯和乙酸乙酯）混合溶液滴到NiCl2水...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，董俊杰，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：