CN104785259A - 等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件的制备及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件的制备和应用。该复合纳米片器件的制备是采用原位光沉积法在氧化锌纳米棒阵列上沉积金纳米颗粒氧化锌阵列形貌由纳米棒逐渐转化为纳米片结构。采用所合成的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件高效光催化还原二氧化碳，光照3小时，甲烷和乙烷的产率高达95%。本器件制作方法简单，实验条件易控制，能耗低，原料低廉，能用于大批量的生产，且对环境十分友好，在太阳光照射下，二氧化碳还原率高，光催化活性和稳定性好，有望应用于太阳能燃料的实际生产。
Description
技术领域
本发明属于光催化器件材料的制备领域，具体涉及一种等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件的制备及其应用。
背景技术
众所周知，二氧化碳是一种温室气体，其排放量的增加是导致全球气候变暖的一个关键因素。因此，通过发展新型清洁能源或者开发高效的二氧化碳转化和处理技术来减少二氧化碳量的排放、降低其所带来的温室效应迫在眉睫。目前，二氧化碳的固定和转化技术有溶解法、物理吸附法、化学吸收法、生物固定法和膜分离法等，但现有的这些技术普遍存在效率较低，反应条件严苛等问题。与这些技术相比较，光催化还原技术则体现出独特的优势，该技术通过反应条件的选择、调节和控制，利用太阳能将大量存在的二氧化碳可还原为烃类太阳能燃料，不仅可以实现对温室气体二氧化碳的有效转化，降低了其所带来的环境污染和温室效应，而且能够变害为宝，将二氧化碳转化为有用的太阳能燃料，减少了石油、天然气等化石燃料的使用。因此，光催化还原二氧化碳技术作为一种高效的绿色合成新技术，以其反应条件温和、利用太阳光驱动、无二次污染等优点在二氧化碳还原领域正展现出巨大的潜力，蕴含着巨大的经济效益和环境效益。
ZnO作为一种重要的催化剂，因其良好的电子传输性能及其纳米尺寸下的一系列独特性能在近些年引起了广泛兴趣。而ZnO纳米阵列器件，又以其良好的电子传输路径和较大的比表面积等特性在光催化领域中倍受青睐。迄今为止，在ZnO形貌结构调控方面，已经开发出了多种晶体生长方法，主要包括：溶胶凝胶法、微乳液法、直接沉淀法、水热法等。然而，由于禁带宽度过大、太阳光利用率低等缺陷使得ZnO在光催化应用方面受到极大限制。在ZnO表面沉积金纳米粒子，利用金纳米粒子的等离子体共振效应是解决这一问题的有效途径，而且金纳米粒子的负载可以降低光生电子-空穴对的复合率，有利于光催化活性的提高。
CN102644100B公开了一种金修饰的棒-针状纳米ZnO阵列及其制备方法。该发明先用电沉积法，在硅片衬底上制得晶化了的纳米ZnO棒阵列，再在其表面蒸镀一层2~3 nm的金膜，最后再将中间产物与硫化锌粉一起置于氩气气氛中煅烧，制得棒-针状纳米ZnO阵列。
CN 102328901A公开了一种金纳米颗粒修饰的ZnO纳米阵列复合体系的制备方法，该方法以制备ZnO纳米溶胶为基础，通过提拉成膜和热处理方法，在氧化锌铝陶瓷管或硅衬底上原位形成ZnO纳米颗粒膜，然后以此纳米颗粒膜为籽晶，在溶液中外延生长ZnO纳米棒，再通过真空蒸镀法获得纳米金颗粒修饰的ZnO纳米阵列。该材料用于液化石油气传感单元的制备，表现出良好的灵敏度和选择性。但该方法制备工艺复杂，不易操作，难以实现工业化生产。
CN104289221A 公开了一种由原位还原的金纳米晶核诱导的松树形ZnO催化剂的制备方法，该方法采用乙二醇作为还原剂，在将金的前驱体还原为金纳米颗粒的同时，还原得到的金纳米颗粒可作为晶核剂，调控ZnO的形貌，使其呈现为多级松树状结构，该催化剂用于光催化降解染料，降解效率相对较高。
以上报道的技术中存在不同程度的制备工艺复杂、制备得到的Au/ZnO复合体系稳定性差、光响应范围窄，金纳米颗粒尺寸不均和原材料成本高等问题。而本发明所采用的制备方法简单，易操作，而且能够有效的利用纳米金等离子效应提高ZnO纳米阵列器件的二氧化碳光催化还原制取烃燃料的性能。该方法的优势具体表现为：（1）首先采用晶种生长法、水热法制备得到ZnO纳米棒阵列，再经过光还原技术，将金的前驱体在ZnO纳米棒表面还原为纳米金颗粒，得到金修饰的ZnO纳米阵列。（2）在光还原处理过程中，一方面得到的金纳米颗粒对ZnO的形貌起到了诱导转变作用，定向诱导ZnO纳米棒逐渐地转变为纳米片，这种复合体系通过提高氧化锌极性面的暴露比例从而提高了ZnO的光催化活性；另一方面，金纳米颗粒表面均匀地包裹了一层极薄的ZnO纳米片，复合体系形成的这种特殊的包覆结构更有利于金纳米颗粒与ZnO界面间的电子传递，同时避免了金纳米颗粒在光催化反应过程中的脱落，从而极大地提高了催化剂的活性和化学稳定性。（3）在太阳光照射下，该Au/ZnO纳米器件对光催化还原二氧化碳的转化率高，光催化活性和活性稳定性好，有望应用于温室气体二氧化碳的处理转化及太阳能燃料的生产制备。（4）本器件制备方法相对简单，实验条件易控制，能耗较低，原料低廉，能用于大批量的生产和制备催化剂，对环境十分友好。
发明内容
本发明的目的是针对现有的光催化还原二氧化碳制取太阳能燃料技术中存在的不足，提供一种等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件的制备及其应用。该器件能实现太阳光下二氧化碳的高效性、稳定性转化，转化率高达90 %，甲烷和乙烷的产率达到95%。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件的制备方法：采用晶种生长法、水热合成法在基底材料上制得ZnO纳米棒阵列；再采用光还原沉积法在ZnO纳米棒阵列表面沉积金纳米颗粒，制得等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件；所述的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列中金纳米颗粒的质量分数为0.05%-10%。
所述的ZnO纳米棒阵列的制备方法，包括以下步骤：
（1）称取0.01-0.08克醋酸锌于30-60毫升乙醇中，搅拌30分钟，使其充分溶解；
（2）将洗净的基底材料浸渍于步骤（1）制得的溶液中5-20秒，取出，用氮气吹干；重复操作浸渍-氮气吹干步骤1-10次；
（3）将浸渍好的基底材料置于马弗炉中，以2-10℃/min的速度在300-500℃空气氛围中焙烧30-120分钟，得到均匀长满氧化锌晶种的基底材料；
（4）称取0.18-0.89克六水合硝酸锌于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液 A；同时称取0.08-0.42克六次甲基四胺于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液B；将A、B两溶液同时倒入100毫升聚四氟乙烯高压反应釜中，搅拌10分钟，使其充分混合；
（5）将步骤（3）得到的长满氧化锌晶种的基底材料的导电面朝下，置于步骤（4）制得的混合溶液中；再将反应釜置于烘箱中，经95℃水热5-24小时后，得到样品，用乙醇和去离子水交替冲洗10次；
（6）将步骤（5）水热生长好的样品置于马弗炉中，以2-10 ℃/min的升温速率在 400-600 ℃中煅烧1-3小时，制得结构稳定的白色ZnO纳米棒阵列基底材料。
等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列的制备方法为：取20-200微升10-20g/L的氯金酸于30毫升去离子水中，搅拌5-15分钟，调节溶液pH值至2-5；将长有ZnO纳米棒阵列的基底材料置于氯金酸溶液中，用波长范围为200-800纳米的氙灯光源光照10-60分钟；最后置于烘箱中80℃烘干，得到淡紫色的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列。
所述的基底材料为FTO导电玻璃、ITO导电玻璃、Si片中的一种。
一种如上所述的制备方法制得的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件，等离子体金/氧化锌复合纳米片的厚度为20-50纳米，金纳米颗粒的粒径为5-20纳米。
一种如上所述的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件的应用：用于光催化还原二氧化碳制取太阳能燃料。
具体的应用方法为：在太阳光的激发下，等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件催化二氧化碳的高效还原，得到还原产物，作为太阳能燃料。
具体的应用为：取0.2-5毫克等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件置于标准反应管中，经抽真空处理后，充入二氧化碳，打入5-40微升去离子水；采用波长范围为200-800纳米的氙灯作为光源，光照3小时；还原产物采用气相色谱进行定性和定量检测。检测结果见表1。
本发明的有益效果在于：
（1）光还原的等离子体金纳米颗粒能够原位诱导氧化锌形貌的变化，使棒状的ZnO纳米阵列逐渐转变为纳米片阵列，这种由金诱导的ZnO形貌的转化提高了氧化锌[001]极性晶面的暴露比例，为光催化反应提供了更多的活性位点，从而促进反应更快的进行；
（2）本发明涉及的等离子体金修饰的氧化锌纳米片阵列器件，金纳米颗粒与氧化锌呈现独特的包覆结构，由金纳米颗粒诱导的氧化锌形貌转变过程中，氧化锌有一个纳米棒先逐渐溶解，纳米片再逐渐生成的过程，因此，该过程能使金颗粒表面很好的包裹上一层极薄的氧化锌；这种包覆结构不仅提高了贵金属纳米颗粒的化学稳定性，而且更有利于金纳米颗粒的等离子体效应的发挥及其与氧化锌半导体之间的电子传递，从而有助于提高光催化效率；
（3）本发明涉及的等离子体金修饰的氧化锌纳米片阵列器件，在太阳光的激发下，氧化锌的表面产生大量的热电子，能够有效地克服二氧化碳还原过程中多电子还原难度大的问题，从而快速有效地将二氧化碳转化为更高能的烃类燃料，因此，光催化效率高；
（4）本发明提供了一种简单易操作的由等离子体金纳米颗粒诱导的氧化锌纳米阵列器件的制作方法，太阳能燃料生产选择性高，反应条件温和，且具有绿色、清洁，无二次污染，安全等特点。
附图说明
图1为实施例1制得的等离子体金/氧化锌复合纳米阵列器件的扫描电镜图。
具体实施方式
下面列举实施例进一步进行说明。
实施例1
称取0.06克醋酸锌于60毫升乙醇溶液中，持续搅拌30分钟，使其充分溶解。将洗净的导电玻璃（FTO）导电面朝下，浸渍于上述溶液中10秒钟，然后取出，用氮气吹干。重复操作浸渍-氮气吹干步骤5次。接着将浸渍好的导电玻璃转移至马弗炉中，控制升温速率，以2℃/min的速度在350℃空气氛围中焙烧30分钟，得到均匀长满氧化锌晶种的导电玻璃。
称取0.71克六水合硝酸锌（于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液A，同时称取0.33克六次甲基四胺于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液B。将A、B两溶液搅拌下同时缓慢倒入100毫升聚四氟乙烯高压反应釜中，滴加完后继续搅拌10分钟，使其充分混合。然后将长满氧化锌晶种的FTO导电面朝下置于上述混合溶液中，接着转移至恒温烘箱中，经过95℃水热24小时之后，取出于空气中冷却至室温，最后用乙醇、去离子水反复冲洗干净。
将上述制得的样品置于马弗炉中，控制煅烧温度以及升温速率，保持升温速率为2 ℃/min，在400 ℃下煅烧1小时，得到结构稳定的氧化锌纳米棒阵列器件。
取20微升20g/L氯金酸于30毫升去离子水中，500 rpm转速下搅拌10 min，调节溶液的pH值为3.5。将长有氧化锌纳米棒阵列的导电玻璃置于上述溶液中，用波长范围为200-800纳米氙灯照射10min。最后置于80℃烘箱中烘干，得到金的质量分数为0.05%的等离子体金/氧化锌复合纳米阵列器件。再将制得的催化剂置于标准反应管中，经抽真空处理后充入二氧化碳，打入40微升去离子水。采用波长范围为200-800纳米氙灯作为光源，光照3小时，转化产物采用气相色谱进行定向和定量检测。
实施例2
称取0.06克醋酸锌于30毫升乙醇溶液中，持续搅拌30分钟，使其充分溶解。将洗净的导电玻璃（FTO）导电面朝下，浸渍于上述溶液中20秒钟，然后取出，用氮气吹干。重复操作浸渍-氮气吹干步骤10次。接着将浸渍好的导电玻璃转移至马弗炉中，控制升温速率，以10℃/min的速度在500℃空气氛围中焙烧50分钟，得到均匀长满氧化锌晶种的导电玻璃。
称取0.71克六水合硝酸锌于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液A，同时称取0.33克六次甲基四胺于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液B。将A、B两溶液搅拌下同时缓慢倒入100毫升聚四氟乙烯高压反应釜中，滴加完后继续搅拌10分钟，使其充分混合。然后将长满氧化锌晶种的FTO导电面朝下置于上述混合溶液中，接着转移至恒温烘箱中，经过95℃水热24小时之后，取出于空气中冷却至室温，最后用乙醇、去离子水反复冲洗干净。
将上述制得的样品置于马弗炉中，控制煅烧温度以及升温速率，保持升温速率为2 ℃/min，在400 ℃下煅烧1小时，得到结构稳定的氧化锌纳米棒阵列器件。
取100微升20g/L氯金酸于30毫升去离子水中，500 rpm转速下搅拌10 min，调节溶液的pH值为3.5。将长有氧化锌纳米棒阵列的导电玻璃置于上述溶液中，用波长范围为200-800纳米氙灯照射10min。最后置于80℃烘箱中烘干，得到金的质量分数为5%的等离子体金/氧化锌复合纳米阵列器件。再将制得的催化剂置于标准反应管中，经抽真空处理后充入二氧化碳，打入40微升去离子水。采用波长范围为200-800纳米氙灯作为光源，光照3小时，转化产物采用气相色谱进行定向和定量检测。
实施例3
称取0.06克醋酸锌于30毫升乙醇溶液中，持续搅拌30分钟，使其充分溶解。将洗净的导电玻璃（FTO）导电面朝下，浸渍于上述溶液中20秒钟，然后取出，用氮气吹干。重复操作浸渍-氮气吹干步骤10次。接着将浸渍好的导电玻璃转移至马弗炉中，控制升温速率，以10℃/min的速度在500℃空气氛围中焙烧50分钟，得到均匀长满氧化锌晶种的导电玻璃。
称取0.71克六水合硝酸锌（于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液A，同时称取0.33克六次甲基四胺于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液B。将A、B两溶液搅拌下同时缓慢倒入100毫升聚四氟乙烯高压反应釜中，滴加完后继续搅拌10分钟，使其充分混合。然后将长满氧化锌晶种的FTO导电面朝下置于上述混合溶液中，接着转移至恒温烘箱中，经过95℃水热24小时之后，取出于空气中冷却至室温，最后用乙醇、去离子水反复冲洗干净。
将上述制得的样品置于马弗炉中，控制煅烧温度以及升温速率，保持升温速率为2 ℃/min，在400 ℃下煅烧1小时，得到结构稳定的氧化锌纳米棒阵列器件。
取200微升20g/L氯金酸于30毫升去离子水中，500 rpm转速下搅拌10 min，调节溶液的pH值为3.5。将长有氧化锌纳米棒阵列的导电玻璃置于上述溶液中，用波长范围为200-800纳米氙灯照射10min。最后置于80℃烘箱中烘干，得到金的质量分数为10%的等离子体金/氧化锌复合纳米阵列器件。再将制得的催化剂置于标准反应管中，经抽真空处理后充入二氧化碳，打入40微升去离子水。采用波长范围为200-800纳米氙灯作为光源，光照3小时，转化产物采用气相色谱进行定向和定量检测。
实施例4
称取0.06克醋酸锌于60毫升乙醇溶液中，持续搅拌30分钟，使其充分溶解。将洗净的导电玻璃（FTO）导电面朝下，浸渍于上述溶液中10秒钟，然后取出，用氮气吹干。重复操作浸渍-氮气吹干步骤5次。接着将浸渍好的导电玻璃转移至马弗炉中，控制升温速率，以2℃/min的速度在350℃空气氛围中焙烧30分钟，得到均匀长满氧化锌晶种的导电玻璃。
称取0.71克六水合硝酸锌于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液A，同时称取0.33克六次甲基四胺于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液B。将A、B两溶液搅拌下同时缓慢倒入100毫升聚四氟乙烯高压反应釜中，滴加完后继续搅拌10分钟，使其充分混合。然后将长满氧化锌晶种的FTO导电面朝下置于上述混合溶液中，接着转移至恒温烘箱中，经过95℃水热24小时之后，取出于空气中冷却至室温，最后用乙醇、去离子水反复冲洗干净。
将上述制得的样品置于马弗炉中，控制煅烧温度以及升温速率，保持升温速率为2 ℃/min，在400 ℃下煅烧1小时，得到结构稳定的氧化锌纳米棒阵列器件。
取20微升20g/L氯金酸于30毫升去离子水中，500 rpm转速下搅拌10 min，调节溶液的pH值为3.5。将长有氧化锌纳米棒阵列的导电玻璃置于上述溶液中，用波长范围为200-800纳米氙灯照射30min。最后置于80℃烘箱中烘干，得到金的质量分数为0.05%的等离子体金/氧化锌复合纳米阵列器件。再将制得的催化剂置于标准反应管中，经抽真空处理后充入二氧化碳，打入40微升去离子水。采用波长范围为200-800纳米氙灯作为光源，光照3小时，转化产物采用气相色谱进行定向和定量检测。
实施例5
称取0.06克醋酸锌于60毫升乙醇溶液中，持续搅拌30分钟，使其充分溶解。将洗净的导电玻璃（FTO）导电面朝下，浸渍于上述溶液中10秒钟，然后取出，用氮气吹干。重复操作浸渍-氮气吹干步骤5次。接着将浸渍好的导电玻璃转移至马弗炉中，控制升温速率，以2℃/min的速度在350℃空气氛围中焙烧30分钟，得到均匀长满氧化锌晶种的导电玻璃。
称取0.71克六水合硝酸锌于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液A，同时称取0.33克六次甲基四胺于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液B。将A、B两溶液搅拌下同时缓慢倒入100毫升聚四氟乙烯高压反应釜中，滴加完后继续搅拌10分钟，使其充分混合。然后将长满氧化锌晶种的FTO导电面朝下置于上述混合溶液中，接着转移至恒温烘箱中，经过95℃水热24小时之后，取出于空气中冷却至室温，最后用乙醇、去离子水反复冲洗干净。
将上述制得的样品置于马弗炉中，控制煅烧温度以及升温速率，保持升温速率为2 ℃/min，在400 ℃下煅烧1小时，得到结构稳定的氧化锌纳米棒阵列器件。
取100微升20g/L氯金酸于30毫升去离子水中，500 rpm转速下搅拌10 min，调节溶液的pH值为3.5。将长有氧化锌纳米棒阵列的导电玻璃置于上述溶液中，用波长范围为200-800纳米氙灯照射30min。最后置于80℃烘箱中烘干，得到金的质量分数为5%的等离子体金/氧化锌复合纳米阵列器件。再将制得的催化剂置于标准反应管中，经抽真空处理后充入二氧化碳，打入40微升去离子水。采用波长范围为200-800纳米氙灯作为光源，光照3小时，转化产物采用气相色谱进行定向和定量检测。
实施例6
称取0.06克醋酸锌于60毫升乙醇溶液中，持续搅拌30分钟，使其充分溶解。将洗净的导电玻璃（FTO）导电面朝下，浸渍于上述溶液中10秒钟，然后取出，用氮气吹干。重复操作浸渍-氮气吹干步骤5次。接着将浸渍好的导电玻璃转移至马弗炉中，控制升温速率，以2℃/min的速度在350℃空气氛围中焙烧30分钟，得到均匀长满氧化锌晶种的导电玻璃。
称取0.71克六水合硝酸锌于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液A，同时称取0.33克六次甲基四胺于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液B。将A、B两溶液搅拌下同时缓慢倒入100毫升聚四氟乙烯高压反应釜中，滴加完后继续搅拌10分钟，使其充分混合。然后将长满氧化锌晶种的FTO导电面朝下置于上述混合溶液中，接着转移至恒温烘箱中，经过95℃水热24小时之后，取出于空气中冷却至室温，最后用乙醇、去离子水反复冲洗干净。
将上述制得的样品置于马弗炉中，控制煅烧温度以及升温速率，保持升温速率为2 ℃/min，在400 ℃下煅烧1小时，得到结构稳定的氧化锌纳米棒阵列器件。
取200微升20g/L氯金酸于30毫升去离子水中，500 rpm转速下搅拌10 min，调节溶液的pH值为3.5。将长有氧化锌纳米棒阵列的导电玻璃置于上述溶液中，用波长范围为200-800纳米氙灯照射30min。最后置于80℃烘箱中烘干，得到金的质量分数为10%的等离子体金/氧化锌复合纳米阵列器件。再将制得的催化剂置于标准反应管中，经抽真空处理后充入二氧化碳，打入40微升去离子水。采用波长范围为200-800纳米氙灯作为光源，光照3小时，转化产物采用气相色谱进行定向和定量检测。
实施例7
具体制备方法和活性测试与本部分实例1基本相同，不同之处在于改变氯金酸的光沉积时间为60min。
实施例8
具体制备方法和活性测试与本部分实例2基本相同，不同之处在于改变氯金酸的光沉积时间为60min。
实施例9
具体制备方法和活性测试与本部分实例3基本相同，不同之处在于改变氯金酸的光沉积时间为60min。
实施例10
具体制备方法和活性测试与本部分实例4基本相同，不同之处在于将基底材料FTO改为ITO。
实施例11
具体制备方法和活性测试与本部分实例5基本相同，不同之处在于将基底材料FTO改为ITO。
实施例12
具体制备方法和活性测试与本部分实例6基本相同，不同之处在于将基底材料FTO改为ITO。
实施例13
具体制备方法和活性测试与本部分实例4基本相同，不同之处在于将基底材料FTO改为硅片。
实施例14
具体制备方法和活性测试与本部分实例5基本相同，不同之处在于将基底材料FTO改为硅片。
实施例15
具体制备方法和活性测试与本部分实例6基本相同，不同之处在于将基底材料FTO改为硅片。
表1 不同实施例制得的器件的光催化还原二氧化碳制取太阳能燃料的性能
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件的制备方法，其特征在于：采用晶种生长法、水热合成法在基底材料上制得ZnO纳米棒阵列；再采用光还原沉积法在ZnO纳米棒阵列表面沉积金纳米颗粒，制得等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件；所述的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列中金纳米颗粒的质量分数为0.05%-10%。
2.根据权利要求1所述的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列的制备方法，其特征在于：ZnO纳米棒阵列的制备包括以下步骤：
（1）称取0.01-0.08克醋酸于30-60毫升乙醇中，搅拌30分钟，使其充分溶解；
（2）将洗净的基底材料浸渍于步骤（1）制得的溶液中5-20秒，取出，用氮气吹干；重复操作浸渍-氮气吹干步骤1-10次；
（3）将浸渍好的基底材料置于马弗炉中，以2-10℃/min的速度在300-500℃空气氛围中焙烧30-120分钟，得到均匀长满氧化锌晶种的基底材料；
（4）称取0.18-0.89克六水合硝酸锌于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液 A；同时称取0.08-0.42克六次甲基四胺于30毫升去离子水中，搅拌至澄清透明，得到溶液B；将A、B两溶液同时倒入100毫升聚四氟乙烯高压反应釜中，搅拌10分钟，使其充分混合；
（5）将步骤（3）得到的长满氧化锌晶种的基底材料的导电面朝下，置于步骤（4）制得的混合溶液中；再将反应釜置于烘箱中，经95℃水热5-24小时后，得到样品，用乙醇和去离子水交替冲洗10次；
（6）将步骤（5）水热生长好的样品置于马弗炉中，以2-10 ℃/min的升温速率在 400-600 ℃中煅烧1-3小时，制得结构稳定的白色ZnO纳米棒阵列基底材料。
3.根据权利要求1所述的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列的制备方法，其特征在于：等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列的制备方法为：取20-200微升10-20g/L的氯金酸于30毫升去离子水中，搅拌5-15分钟，调节溶液pH值至2-5；将长有ZnO纳米棒阵列的基底材料置于氯金酸溶液中，用波长范围为200-800纳米的氙灯光源光照10-60分钟；最后置于烘箱中80℃烘干，得到淡紫色的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列。
4.根据权利要求1所述的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列的制备方法，其特征在于：所述的基底材料为FTO导电玻璃、ITO导电玻璃、Si片中的一种。
5.一种如权利要求1所述的制备方法制得的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件，其特征在于：所述的器件中等离子体金/氧化锌复合纳米片的厚度为20-50纳米，金纳米颗粒的粒径为5-20纳米。
6.一种如权利要求5所述的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件的应用，其特征在于：用于光催化还原二氧化碳制取太阳能燃料。
7.根据权利要求6所述的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件的应用，其特征在于：具体的应用方法为：在太阳光的激发下，等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件催化二氧化碳的高效还原，得到还原产物，作为太阳能燃料。
8.根据权利要求7所述的等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件的应用，其特征在于：所述的应用具体为：取0.2-5毫克等离子体金/氧化锌复合纳米片阵列器件置于标准反应管中，经抽真空处理后，充入二氧化碳，打入5-40微升去离子水；采用波长范围为200-800纳米的氙灯作为光源，光照3小时；还原产物采用气相色谱进行定性和定量检测。
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