利用化学手段构筑多位存储器件的方法技术

本发明专利技术揭示了一种利用化学手段构筑多位存储器件的方法，其特点是：将Ti片用丙酮、乙醇及去离子水分别进行超声清洗，然后氮气吹干，将干燥后的Ti片作为阳极，碳棒作为阴极，利用阳极氧化的方法制备出非晶的二氧化钛纳米管。然后将其放入马弗炉中处理得到结晶的TiO2纳米管阵列。随后将结晶好的锐钛矿相的TiO2纳米管阵列浸入醇溶性的碳量子点(CQDs)溶液中，制成CQDs/TiO2纳米管复合物，约20h后，将其取出用去离子水清洗；最后蒸干，即可得到吸附了碳量子点的二氧化钛纳米管阵列。该方法制备的CQDs/TiO2纳米管复合物具有可调控的光电转化性质，具有区别于传统的二进制位的多位存储状态。本发明专利技术方法简单易行，价格低廉，原材料易得，绿色环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料的器件领域，尤其涉及一种电压调控的基于CQDs/Ti02纳米管复合结构的多位存储器件的设计概念与方法。
技术介绍
由于在电子和生物领域潜在的巨大应用价值，二氧化钛纳米管和碳量子点都是近期科学界的研究热点。纳米尺度的材料有着越来越多的潜在应用，将纳米颗粒附着在碳纳米管这样的一维体系上引起了研究人员极大的兴趣。例如，金属颗粒可作为催化剂在纳米管上生长分支纳米管，半导体性纳米颗粒可以增加碳纳米管的光电导率。 碳的纳米结构被认为是未来电子器件的基本结构单元、新型的发光材料和催化材料，在生物传感与生物医学领域具有重大的潜在应用价值，相关研究在纳米科学和
具有重要意义。近年来，由于基础科学领域和技术应用方面的需要，各种形式类型的碳材料(如碳纳米管、富勒烯、碳纳米棒、碳纳米粒子等)迅速发展，突光碳纳米粒子在纳米生物和催化领域具有巨大的潜在应用价值，相比于传统的量子点和有机染料，碳纳米粒子在化学惰性、稳定性、低毒性以及易于改性等方面表现出了巨大的优势。随着一维(ID)光催化纳米材料在太阳能利用、环境净化等方面应用的快速发展，ID纳米结构材料尤其是纳米管的制备和改性颇受关注。在诸多ID纳米管材料中，具有较高比表面积、空容积以及优异物化性质的二氧化钛纳米管(TiO2-NTs)被认为是最具潜力的ID半导体光催化材料。阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列一般采用两电极体系，阳极为钛箔片，阴极为钼电极或石墨电极，电解液采用含氟离子的水溶液或其他有机溶剂，当在两极施加一定电压时，钛箔板被氧化。TiO2形成管状无定形阵列膜，经不同温度热处理后TiO2即可得到不同晶型的纳米管阵列膜(典型文献包括Mohammadpour A and Shankar K, Anodic TiO2nanombe arrays with optical wavelength-sized apertures[J]. Journal of MaterialsChemistry, 2010, 20 :8474 8477 ；Shankar K, Basham JLAllam NK, Varghese OK,Mor GK,Feng XJ,Paulose M,Seabold JA,Choi KS and Grimes CA,Recent advances in the useof TiO 2nanotube and nanowire arrays for oxidative photoelectrochemistry[J].Journal of Physical Chemistry C，2009，113 (16) :6327-6359.)。此科方法制备的 TiO2 纳米管与基底垂直取向，管径、管长度以及壁厚均匀可控，与钛基底结合牢固，不易脱落。在光辐照下，TiO2光生电子能快速从纳米管的导带进入导电基体，大大降低了光生载流子复合几率，从而使其表现出良好的光电活性，在许多领域有十分广阔的应用前景。为了利用碳量子点的导电性、二氧化钛纳米管的有序性和良好光电活性，我们将二者进行了简单的复合，将纳米颗粒碳量子点吸附在TiO2纳米管这样的一维体系上，发现其复合物具有特殊的受偏压调控的光电性质
技术实现思路
鉴于现有存储器都是采用两位存储，本专利技术的目的是提出一种。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现，其特征在于包括以下步骤步骤①，以Ti片为钛源，取大小为3cmX 3cm，厚度为O. Imm的钛片加入到IOOml丙酮中；通过超声处理后，用去离子水清洗；步骤②，将步骤①得到的钛片放到IOOml的酒精溶液中，通过超声处理后，用去离子水清洗；步骤③，清洗结束后，将Ti片吹干；步骤④，将步骤③得到的Ti片作为阳极，碳棒作为阴极，放入乙二醇和氟化铵以及水的混合溶液中，通过阳极氧化生长出非晶态的规则的TiO2纳米管阵列；步骤⑤，将TiO2纳米管阵列放入马弗炉中，处理后得到锐钛矿相的TiO2纳米管阵列；步骤⑥，将该锐钛矿相的TiO2纳米管阵列浸入制备好的醇溶性碳量子点(CQDs)溶液中，制成CQDs/Ti02纳米管复合物，约20小时后，将其取出用去离子水清洗；步骤⑦，将CQDs/Ti02纳米管复合物作为工作电极，外加一个对电极，以Na2SO4作为支持电解质，构成光电化学转换装置；步骤⑧，给工作电极加不同的负偏压，构成不同的光电转换状态。上述的，其中所述的超声处理时间为20分钟。进一步地，上述的，其中步骤③所述的吹干过程采用氮气进行吹拂。更进一步地，上述的，其中步骤④所述的阳极氧化环境为在60V电压下，经过12小时。更进一步地，上述的，其中步骤④所述的混和溶液的比例是，氟化铵对乙二醇的质量比为0. 2 5wt %，水对乙二醇的体积比为I 100。更进一步地，上述的，其中所述的步骤④采用的反应容器为玻璃材质。更进一步地，上述的，其中步骤⑤所述TiO2纳米管阵列放入马弗炉中在450°C下保温2小时。更进一步地，上述的利用化学手段构 筑多位存储器件的方法，其中步骤⑥所述的醇溶性碳量子点是采用电化学方法制备的。更进一步地，上述的，其中步骤⑦所述的对电极为Pt丝电极。再进一步地，上述的，其中步骤⑧所述的负偏压为-IV或是-2V。本专利技术技术方案的优点主要体现在具有较高的光电转换效率，复合后的光电转换效率(IPCE)比纯TiO2纳米管的光电转换效率(IPCE)要高，表明吸附的碳量子点有利于TiO2光生电子的导出。同时，由于碳量子点和TiO2纳米管的相互作用，负偏压对其光电转换效率可以产生调控。并且，可以通过负偏压对吸附碳量子点的二氧化钛纳米管(CQDs/Ti02)的调控，实现不同的光电转换状态，类似于一个多位的存储装置。附图说明本专利技术的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本专利技术技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本专利技术要求保护的范围之内。这些附图当中，图I为本方法制备得到的碳量子点的透射电镜(TEM)照片；图2为本方法制备得到的TiO2纳米管的扫描电镜(SEM)照片； 图3为本方法吸附了碳量子点的TiO2纳米管在偏压调制下的光电转化效率(IPCE)；图4为本方法吸附了碳量子点的TiO2纳米管在335nm紫外光照射下的峰值转化效率(IPCEmax)随电压的变化关系。具体实施例方式就本专利技术一较佳的实施方式来看，对于制备CQDs/Ti02纳米管复合物，首先以Ti片为钛源，取大小为3cmX3cm，厚度为O. Imm的钛片加入到IOOml丙酮中，超声20分钟后，用去离子水清洗。之后，将得到的钛片放到IOOml的酒精溶液中，超声20分钟后，用去离子水清洗。待清洗结束后，将Ti片用氮气吹干。接着，将得到的Ti片作为阳极，碳棒作为阴极，放入乙二醇和氟化铵以及水的混合溶液中，在60V电压下，12小时后，阳极氧化生成出规则的非晶态的TiO2纳米管阵列。具体来说，采用混和溶液的比例是，氟化铵对乙二醇的质量比为O. 25wt%,水对乙二醇的体积比为I : 100。并且使用玻璃材质作为反应容器。随后，将TiO2纳米管阵列放入马弗炉中450°C保温2小时，得到锐钛矿相的TiO2纳米管阵列。将该纳米管浸入制备好的醇溶性碳量子点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用化学手段构筑多位存储器件的方法，其特征在于包括以下步骤 步骤①，以Ti片为钛源，取大小为3cmX3cm，厚度为O. Imm的钛片加入到IOOml丙酮中；通过超声处理后，用去离子水清洗； 步骤②，将步骤①得到的钛片放到IOOml的酒精溶液中，通过超声处理后，用去离子水清洗； 步骤③，清洗结束后，将Ti片吹干； 步骤④，将步骤③得到的Ti片作为阳极，碳棒作为阴极，放入乙二醇和氟化铵以及水的混合溶液中，通过阳极氧化生长出非晶态的规则的TiO2纳米管阵列； 步骤⑤，将TiO2纳米管阵列放入马弗炉中，处理后得到锐钛矿相的TiO2纳米管阵列；步骤⑥，将该锐钛矿相的TiO2纳米管阵列浸入制备好的醇溶性碳量子点(CQDs)溶液中，制成CQDs/Ti02纳米管复合物，约20小时后，将其取出用去离子水清洗； 步骤⑦，将CQDs/Ti02纳米管复合物作为工作电极，外加一个对电极，以Na2SO4作为支持电解质，构成光电化学转换装置； 步骤⑧，给工作电极加不同的负偏压，构成不同的光电转换状态。2.根据权利要求I所述的利用化学手段构筑多位存储器件的方法，其特征在于所述的超声处理时间为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：康振辉，王芳，刘阳，沈明荣，
申请(专利权)人：苏州方昇光电装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：