【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米材料，涉及一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法。
技术介绍
1、五氧化二钒(v2o5)是一种多功能半导体材料，可用于锂离子电池、太阳能电池、光电探测、电致变色、气敏、催化等多个领域。一维微、纳米形态的五氧化二钒或其水合物(v2o5·xh2o)，如微纳米带、纳米线等用于柔性器件、光电器件时具备耐弯折、电导率高、比表面积大的优势。然而，现有技术制备的v2o5一维材料宏观上多为无序堆积的粉末状或絮状物，用其构成薄膜以便用于构造器件时，薄膜内纳米线或纳米带是杂乱排布的，杂乱排布导致薄膜表面粗糙、存在较多孔隙和界面，不利于载流子输运，从而限制某些器件的性能。因此，实现v2o5一维材料在基底上的有序排列，特别是大面积的有序密集排列，对提升相关器件的性能起重要作用。
2、由于纳米材料尺寸微小、难以操控，实现纳米材料的有序排列一直是技术难点；目前针对特定的材料，发展起了施加电场或磁场、利用微流体通道中的层流、langmuir-blodgett膜压缩(lb法)等排列方法，但这些方法中存在着昂贵耗能、操作复杂、不具有普适性的缺陷。
3、目前有报道通过界面组装的方式实现二氧化钒(vo2)纳米线在基底上的有序排列，但需进一步高温退火，使其转变为五氧化二钒。另有报道通过界面组装实现v2o5超长纳米带的有序聚拢和纺线，然而现有界面组装过程中需要用到二氯甲烷或三氯甲烷，它们都是有毒的化学试剂，对环境及人体有一定危害；此外从排列效果上看，界面组装法对纳米线、纳米带的长径比要求严格，长径比越大，有序
4、另外，现有一些一维材料排列方法中往往用到超声分散，而五氧化二钒纳米带及其水合物纳米带容易在超声分散过程中破碎、改变形貌，影响排列效果或不能维持其在导电性方面的优势。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，本专利技术能够在非超声状态下、于纯水中实现五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带大面积有序排列在衬底上，使其能更好的应用于光电探测器件、光伏器件等领域。
2、为了实现上述目的，本申请采用的技术方案为：
3、一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，包括如下步骤：
4、将水热制备的五氧化二钒纳米带在分散剂作用下分散于水中，制得分散液i；
5、将水热制备的五氧化二钒水合物纳米带在分散剂作用下分散于水中，制得分散液ii；五氧化二钒纳米带的水热制备方法为现有技术，五氧化二钒水合物纳米带的水热制备方法为专利技术人研究获得；
6、将衬底位置固定并使衬底垂直置于分散液i或分散液ii中，垂直条件下使衬底平行于水流方向放置，溶液中的纳米带在流动时触碰到衬底截面；
7、将分散液i或分散液ii搅拌，使分散液i或分散液ii中的纳米带在磁力搅拌机提供的搅拌流动场下流动，流动中的纳米带最终会冲刷到与水流方向平行放置的衬底截面上，使五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带有序排列至衬底上，得到有序排列的五氧化二钒纳米带或有序排列的五氧化二钒水合物纳米带。
8、优选的，所述五氧化二钒纳米带按照如下步骤制备：
9、将五氧化二钒粉末加入至超纯水中搅拌后，继续加入质量分数为30％的双氧水并混合，然后在210-230℃下保温95-96h，冷却至室温，经离心、洗涤，得到五氧化二钒纳米带；
10、其中，五氧化二钒粉末的质量与双氧水的体积比为0.36g：5-6ml，双氧水增大五氧化二钒粉末在水中的溶解度。
11、优选的，所述五氧化二钒水合物纳米带按照如下步骤制备：
12、将五氧化二钒粉末加入至纯水中搅拌得到前驱体溶液，再将前驱体溶液于180±5℃条件下水热反应24±1h后，自然冷却至室温，经离心、洗涤，得到五氧化二钒水合物纳米带；
13、其中，五氧化二钒粉末与纯水的质量比为1×10-3：4。
14、优选的，所述分散剂选自赫普菲乐公司的lfs-210型润湿分散剂，其化学组成是改性有机磷酸酯表面活性剂溶液。
15、优选的，纯水的体积、五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的质量、分散剂的体积比为100ml：10mg：0.5-3ml，分散剂的量过大的话无法完全溶于水，量太小的话无法实现五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有效分散。
16、优选的，所述衬底选自羟基化处理的硅片、羟基化处理的ito衬底或羟基化处理的玻璃衬底，羟基化处理后衬底具有亲水性，使纳米带易于吸附于衬底上。
17、优选的，所述衬底羟基化处理的方法为：将衬底放入双氧水和浓硫酸的混合溶液中，除去衬底表面的氧化物及酸性物质，待溶液中无气泡溢出并冷却后，用清水冲洗3-4次，烘干后得到羟基化处理衬底；
18、其中，双氧水的质量分数为30％，浓硫酸的质量分数为98％，且双氧水与浓硫酸的体积比为3：7。
19、优选的，采用垂直提拉机将衬底位置固定并使衬底垂直置于分散液i或分散液ii中，当然能够实现衬底固定和升降的装置均能够应用于本申请，而不仅限于垂直提拉机。
20、优选的，分散液i或分散液ii搅拌的速率均为400-500r/min，搅拌30min以上，搅拌时间越久，纳米带于衬底上的负载量越高。
21、与现有技术相比，本申请的有益效果在于：
22、(1)本专利技术提供了一种能够将五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带有序排列的方法，具有成本低及操作简单的优点，在整个过程中不涉及使用特殊设备或特殊实验环境等条件；
23、且采用本专利技术的方法使得排列的五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带与衬底结合紧密，接触良好。有序密排的五氧化二钒水合物纳米带若继续经退火处理，退火后可形成致密薄膜。
24、(3)本专利技术方法适用的范围宽，化学组分方面既适用于五氧化二钒纳米带，又适用于五氧化二钒水合物纳米带；且实现有序排列的纳米带的长径比变化范围大，具体如实施例2获得的五氧化二钒水合物纳米带长径比约为200，实施例1获得的五氧化二钒纳米带长径比为104-105。
25、(4)本申请的原理在于：未作处理的水热制备的五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带是凝聚纠缠在一起的絮状物，改性有机磷酸酯表面活性剂溶液会使凝聚纠缠的五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带解凝聚并分散在溶液中，而后在外加辅助场的搅拌作用下，溶液会在烧杯中呈顺时针或逆时针流动，这时将衬底垂直放入溶液中并使衬底平行于水流方向放置，溶液中的纳米带在流动时触碰到衬底截面，由于衬底的阻挡纳米带无法继续在溶液中随水流流动，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，其特征在于，所述五氧化二钒纳米带按照如下步骤制备：
3.根据权利要求1所述的一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，其特征在于，所述分散剂为LFS-210型改性有机磷酸酯表面活性剂溶液。
4.根据权利要求1所述的一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，其特征在于，纯水的体积、五氧化二钒纳米带、五氧化二钒水合物纳米带的质量、分散剂的体积比为100mL：10mg：10mg：0.5-3mL。
5.根据权利要求1所述的一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，其特征在于，所述五氧化二钒水合物纳米带按照如下步骤制备：
6.根据权利要求1所述的一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，其特征在于，所述衬底选自羟基化处理的硅片、羟基化处理的ITO衬底或羟基化处理的玻璃衬底。
8.根据权利要求1所述的一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，其特征在于，将衬底位置固定并使衬底垂直置于分散液I或分散液II中。
9.根据权利要求1所述的一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，其特征在于，分散液I或分散液II搅拌的速率均为400-500r/min，搅拌30min以上。
...【技术特征摘要】
1.一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，其特征在于，所述五氧化二钒纳米带按照如下步骤制备：
3.根据权利要求1所述的一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，其特征在于，所述分散剂为lfs-210型改性有机磷酸酯表面活性剂溶液。
4.根据权利要求1所述的一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，其特征在于，纯水的体积、五氧化二钒纳米带、五氧化二钒水合物纳米带的质量、分散剂的体积比为100ml：10mg：10mg：0.5-3ml。
5.根据权利要求1所述的一种五氧化二钒纳米带或五氧化二钒水合物纳米带的有序排列方法，其特征在于，所述五氧化二钒水合物纳米带按照如下步...
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