本发明专利技术属于纳米光子学领域，涉及一种CuO/ZnO?core/shell结构纳米线的制作方法。其方法包括以下步骤：①利用热氧化法将表面清洁过的铜箔在空气中加热生长出定向排列的CuO纳米线阵列；②将饱和乙酸锌乙醇溶液滴在步骤①制备的CuO纳米线阵列上并在空气中自然晾干；③将覆盖有乙酸锌的CuO纳米线阵列在350℃的电炉上加热15～30分钟形成CuO/ZnO?core/shell结构；本发明专利技术的方法具有简单，快速，成本低廉、可大面积生产等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米光子学领域，尤其涉及一种CuO/aiO core/shell结构纳米线的制 作方法。
技术介绍
Core/shell结构的纳米线可对材料性能随意裁剪来实现单一组分无法实现的特 定功能。同轴的Core/shell纳米线结构已经被证明在纳米器件如同轴共栅极晶体管、激光 二极管及光伏器件领域有非常大的应用前景。目前制备core/shell纳米线结构通常采用 化学气相沉积技术(CVD)如 Lincoln J. Lauhon，Mark S. Gudiksen, Deli Wang, Charles Μ. Lieber, Epitaxial core-shell and core-multishellnanowire heterostmctures. Nature 420，2002 (57-61)以及分子束外延技术等。但是这些方法合成共轴core/shell结 构纳米线需要控制轴向外延生长，对能容忍的晶格失配有严格的要求。常见的制备方法还 有气-液-固(VLS)生长，此方法也要求复杂的流程和严格的工艺控制。这些苛刻的制备 条件及复杂的工艺流程使其制作方法复杂、成本昂贵，限制了 core/shell结构纳米线向实 际应用的发展。CuO作为一种重要的本征ρ型半导体材料，在光催化、气体传感、电池、太阳能转换 及场发射显示等领域已经得到了广泛的应用。而另外一种常见的本征η型半导体材料&10， 由于其出色的压电性能、非常好的塑性、无毒性以及可生物降解性等在科研及工程中得到 了广泛的应用。因此，基于CuO及ZnO的上述优点，将CuO和ZnO结合起来形成共轴core/ shell结构的径向p-n异质结纳米线可望在纳米光子学领域发挥重要作用。但是由于单 斜CuO晶体和闪锌矿结构的SiO晶体晶格失配较大，用CVD及分子束外延方法生长CuO/ SiOcore/shell结构纳米线较难实现；VLS生长CuO/aiO core/shell结构目前也没有成功 的案例。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术的目的是提供一种简单，快速，成本低廉且可以大规 模生产的CuO/aiO core/shell结构纳米线的制作方法。为实现上述目的，本专利技术提供的的技术方案为一种CuO/aiO core/shell结构纳 米线的制作方法，其特征在于包括以下步骤①将铜箔在乙醇和丙酮的混合液中超声清洗；随后将清洗干净的铜箔放入稀盐酸 中浸泡后取出，冲洗后将铜箔自然晾干；将晾干后的铜箔放置在石英片上，然后将铜箔连同 石英片在空气中恒温加热2 6小时，其温度为恒定在400°C 700°C之间；加热完成后，将 铜箔和石英片冷却至室温，铜箔表面长出CuO纳米线；②在步骤①形成的CuO纳米线表面滴加饱和乙酸锌乙醇溶液，并在空气中晾干， 形成表面覆盖有乙酸锌的CuO纳米线阵列；③将步骤②制得的表面覆盖了乙酸锌的CuO纳米线阵列恒温加热15 30分钟后冷却至室温，形成CuOAnO core/shell结构纳米线。步骤①所述的乙醇-丙酮的混合液体积比为1 1 ；稀盐酸水溶液的浓度为0.5 1. Omol/L 的。步骤①中所述的超声清洗时间为1 5分钟；稀盐酸中浸泡时间为1 3分钟；浸 泡后的冲洗是采用清水(如去离子水)冲洗1 3分钟。步骤①中制成的CuO纳米线是通过在空气中加热氧化而成的。步骤①和③中用恒温的电炉加热并且在加热完成后快速冷却至室温。步骤③是在空气环境中加热并且保持温度在350°C 士 10°C。步骤②中所用饱和乙酸锌溶液不含未溶解的固体颗粒物。步骤②中滴加的饱和乙酸锌乙醇溶液量为3 5滴，滴加3 5次。步骤①中所用铜箔纯度为99.9%。在步骤②中，用来滴饱和乙酸锌的滴管管长90mm，直径7mm，允许误差为正负 0. lmL。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点1、本专利技术制得的CuO/aiO core/shell结构纳米线具有直径和长度分布均勻、垂直 基底有序排列的特征；由该方法所制备的CuO/aiO core/shell结构纳米线的长度为2 3(^111，直径为20011111左右，2110 shell层厚度在几十到一百纳米之间。此特征使得这种结构 适于在光电转换领域特别是光伏或者光电化学分解水制氢领域的应用，即能源光子学领域 的应用。从机制上来说，这种CuO/SiOcore/shell结构纳米线p-η异质结对半导体p-n结 在光照下产生的光生载流子的有效分离和输运非常有利，即提高太阳能光伏器件的效率。2、上述的制作方法制备的CuO/aiO core/shell结构纳米线不仅可以用于构建纳 米尺寸的光电子器件而且还可以用于太阳能光伏技术。3、采用本专利技术的方法可以简单、便捷并且大面积的制作CuO/aiO core/shell结构 纳米线，避免使用复杂的VLS装置及分子束外延技术，制作成本低廉。附图说明图1 :Cu0/ai0 core/shell结构纳米线制作流程示意图。其中1表示铜箔，2表示CuO纳米线，3表示表面覆盖了乙酸锌的CuO纳米线，4表 示CuO/aiO core/shell结构纳米线。图2 :500°C加热4小时得到的CuO纳米线阵列的扫描电子显微镜(SEM)图片。图3 :Cu0/Zn0 core/shell结构纳米线阵列的SEM图片。图4 :Cu0/Zn0 core/shell结构纳米线的局部放大SEM图片。图5 四根CuO/aiO core/shell结构纳米线的SEM图片。图6 单根CuOAnO core/shell结构纳米线的透射电子显微镜(TEM)图片。图 7 :Cu0/Zn0 core/shell 结构纳米线的 TEM 图片。图8 图7中虚线框区域的局部放大图片。具体实施例方式一种CuO/aiO core/shell结构纳米线的制作方法，包括以下三个步骤①将清洗干净的铜箔1迅速置于恒温于500°C的电炉上加热4小时后自然冷却至 室温，此步骤形成定向生长的CuO纳米线阵列2。②在步骤①形成的CuO纳米线阵列2表面滴3 5滴饱和乙酸锌乙醇溶液，并在 空气中自然晾干，用来滴饱和乙酸锌的滴管为管长90mm、直径7mm、允许误差为正负0. lmL。③将步骤②制得表面覆盖了乙酸锌的CuO纳米线阵列3在350°C电炉上加热15 30分钟后冷却至室温，形成CuO/aiO core/shell结构纳米线4。实施例首先，将高纯(99.9% )铜箔裁剪为IOmm宽X 20mm长X0. 5mm厚的铜箔小片，用 玻璃或者金属平板碾压平整，将平整的铜箔片置于酒精和丙酮体积1 1比例的混合液中 超声清洗3分钟，清洗掉表面粘附的污物，将酒精和丙酮清洗过的铜箔片置入lmol/L的稀 盐酸溶液中浸泡3分钟去除表面的氧化物，取出后用去离子水冲洗数次，然后在空气中自 然晾干；其次，将清洗干净并且晾干的铜箔附在石英片上并置于500°C的电炉上在空气中 加热4小时之后迅速冷却至室温，得到CuO纳米线阵列；再次，在已经生长有CuO纳米线阵 列的铜箔基片上用滴管在其表面滴5滴饱和乙酸锌的乙醇溶液，待乙醇完全挥发后滴4次； 最后，将覆有乙酸锌的CuO纳米线阵列在350°C炉上加热20分钟后冷却至室温，形成CuO/ ZnO core/shell结本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种ＣｕＯ／ＺｎＯ ｃｏｒｅ／ｓｈｅｌｌ结构纳米线的制作方法，其特征在于包括以下步骤：①将铜箔在乙醇和丙酮的混合液中超声清洗；随后将清洗干净的铜箔放入稀盐酸中浸泡后取出，冲洗后将铜箔自然晾干；将晾干后的铜箔放置在石英片上，然后将铜箔连同石英片在空气中恒温加热２～６小时，其温度为恒定在４００℃～７００℃之间；加热完成后，将铜箔和石英片冷却至室温，铜箔表面长出ＣｕＯ纳米线；②在步骤①形成的ＣｕＯ纳米线表面滴加饱和乙酸锌乙醇溶液，并在空气中晾干，形成表面覆盖有乙酸锌的ＣｕＯ纳米线阵列；③将步骤②制得的表面覆盖了乙酸锌的ＣｕＯ纳米线阵列恒温加热１５～３０分钟后冷却至室温，形成ＣｕＯ／ＺｎＯ ｃｏｒｅ／ｓｈｅｌｌ结构纳米线。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李宝军，赵新宏，王鹏，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81
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