CN106082120A - 一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法 - Google Patents
一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106082120A CN106082120A CN201610541957.6A CN201610541957A CN106082120A CN 106082120 A CN106082120 A CN 106082120A CN 201610541957 A CN201610541957 A CN 201610541957A CN 106082120 A CN106082120 A CN 106082120A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zno
- template
- nanotube
- nano wire
- zno nanotube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法,包括作为基底的平面ITO导电玻璃,化学刻蚀的ZnO纳米管模板,在ZnO纳米管模板中电沉积的Ag纳米线。本发明首先在ITO导电玻璃上水浴生长ZnO纳米棒;其次用NaOH溶液溶解ZnO纳米棒的中心部位,形成ZnO纳米管;以上述ZnO纳米管为模板,采用循环伏安法在其空心结构中电沉积Ag纳米线;最后用高浓度的NaOH溶液溶解ZnO纳米管模板。该方法以ZnO纳米管取代常规的AAO模板,不仅可在任何形状的导电基底上电沉积Ag纳米线,也可通过调节ZnO纳米管的孔径和深度等参数制备尺寸和形貌可控的Pt和Cu等金属纳米阵列结构。
Description
技术领域
本发明属于微纳米制造领域,具体涉及一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法。
背景技术
金属纳米阵列结构由于突出的电子、光学和催化性能而被广泛应用于生物传感器、气体传感器、敏化太阳能电池、光降解器和发光二极管等微纳米器件中。Ag纳米线具有比表面积大、电子传输能力强,催化效率高,化学性质稳定,等电点高等优点,因而受到了广泛地研究。Ag纳米线阵列结构的制备主要包括模板法、化学合成法、电化学沉积法等,其中,模板法简单易行,易于控制Ag纳米线的尺寸与形貌,目前使用较为广泛。
常用的模板包括阳极氧化铝(AAO)模板、纳米通道玻璃和核径迹刻蚀的聚碳酸酯薄膜。AAO模板的孔径和深度易于调节,机械性能和热稳定性好,常用于制备金属纳米阵列结构。例如,Wang Lisha利用AAO模板电沉积Au纳米线阵列结构,并在其表面物理吸附葡萄糖氧化酶制备了葡萄糖传感器。Sun Xiuyu采用AAO模板电沉积长度可控、高密度的Ag纳米线阵列结构。但是,AAO模板的制备工艺较为繁琐,主要包括铝基板的高温退火、去脂、抛光、一次氧化、去除一次氧化膜、二次氧化、去除铝基板、去除阻挡层等工序。此外,AAO模板是在平面铝基板上制作的多孔结构,其应用受平面结构的限制,因此只能在平面基底上沉积金属纳米线阵列结构。
相比AAO模板,ZnO纳米管的制备工艺简单,通常仅包括ZnO纳米棒的生长及其中心部分的溶解。此外,ZnO纳米管可制备在任何形状的基底上,管状结构相互平行并且垂直于基底表面,密度比较高,通过调节纳米棒的直径和长度,纳米管刻蚀时间、刻蚀温度和刻蚀液浓度可有效控制纳米管的孔径、壁厚和深度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术不足,提供一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法,本发明可在任何形状的导电基底(如球形、圆柱、Au螺旋线等曲面结构)上制备ZnO纳米管模板,进而沉积尺寸和形貌可控的Ag纳米线。
为了达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
包括作为基底的平面ITO导电玻璃,在ITO导电玻璃上化学刻蚀的ZnO纳米管模板,在ZnO纳米管模板中电沉积的Ag纳米线。
平面ITO导电玻璃的长、宽、厚分别为10mm、5mm、1.1mm,方块电阻小于7Ω/□,表面均方根粗糙度为2.2nm。
化学刻蚀的ZnO纳米管模板包括以下步骤:
1)用丙酮、无水乙醇和去离子水依次超声清洗ITO导电玻璃,并在室温下干燥;
2)将Zn(CH3COO)2·2H2O和NaOH溶于无水乙醇配制Zn2+浓度为0.5~1.5mmol/L的ZnO种子层溶液;
3)将ITO导电玻璃浸入步骤2)配制的ZnO种子层溶液,而后退火处理,获得沉积有ZnO种子层的ITO导电玻璃;
4)将Zn(NO3)2·6H2O和六次甲基四胺溶于去离子水中,搅拌并加热,得到Zn2+浓度为60~120mmol/L的ZnO生长液;
5)将步骤3)沉积有ZnO种子层的ITO导电玻璃放入步骤4)配制的ZnO生长液生长2~6h,而后用去离子水超声清洗并在室温下干燥,得到基于ZnO纳米棒的平面跨尺度结构;
6)将NaOH溶于去离子水并加热,获得浓度为75~125mmol/L的NaOH溶液;
7)将步骤5)获得的基于ZnO纳米棒的平面跨尺度结构放入步骤6)配制的NaOH溶液中保持1.0~2.5h,而后用去离子水冲洗并在室温下干燥,得到基于ZnO纳米管的平面跨尺度结构。
在ZnO纳米管模板中电沉积Ag纳米线包括以下步骤:
1)将AgNO3溶于去离子水,得到浓度为5~20mmol/L的AgNO3溶液;
2)以基于ZnO纳米管的平面跨尺度结构为工作电极,Ag/AgCl参比电极,Pt丝辅助电极,步骤1)配制的AgNO3溶液为电解液,采用循环伏安法在ZnO纳米管的空心结构中电沉积Ag纳米线,其中电位扫描范围0~-0.6V,扫描速率10mV/s,扫描20~50圈;
3)将NaOH溶于去离子水,得到浓度为1~2mol/L的NaOH溶液;
将步骤2)获得的跨尺度结构浸入步骤3)配制的NaOH溶液,室温下溶解ZnO纳米管模板,并用去离子水冲洗、室温下干燥,得到基于Ag纳米线的平面跨尺度结构。
本发明采用ZnO纳米管模板取代AAO模板制备Ag纳米线,其显著特点包括以下两方面:
a)采用ZnO纳米管作为电沉积Ag纳米线的模板,有效地减少了模板的制备工序,降低了制备成本;
b)ZnO纳米管可以制作在任何形状的基底上,因此采用ZnO纳米管作为电沉积Ag纳米线的模板,不仅可在平面导电基底上沉积Ag纳米线,而且可在球形、圆柱、Au螺旋线等导电的曲面结构上沉积Ag纳米线。
本发明的有益效果是,本发明是一种以ZnO纳米管取代常规的AAO模板制备Ag纳米线的方法,将ZnO纳米棒水浴生长在ITO导电玻璃表面并刻蚀成ZnO纳米管,以ZnO纳米管取代AAO模板电沉积Ag纳米线阵列结构,有效地简化了模板法沉积Ag纳米线的工艺、降低了制备成本,并且可在除平面结构的ITO导电玻璃以外的曲面结构(如球形、圆柱、Au螺旋线等曲面结构)表面沉积Ag纳米线,有效扩展了Ag纳米线阵列结构的应用范围。通过调节ZnO纳米棒的合成参数和ZnO纳米管的刻蚀参数获得不同孔径、壁厚和深度的ZnO纳米管模板,从而有效控制Ag纳米线的密度、直径等重要几何参数。
该方法以ZnO纳米管模板取代常规的AAO模板,不仅可在任何形状的导电基底上电沉积Ag纳米线,也可沉积尺寸和形貌可控的Pt和Cu等金属纳米阵列结构。
附图说明
图1是本发明平面ITO导电玻璃基底的示意图;
图2是本发明在ITO导电玻璃基底上生长ZnO纳米棒的示意图;
图3是本发明化学刻蚀ZnO纳米棒形成ZnO纳米管模板的示意图;
图4是本发明在ZnO纳米管模板的空心结构中电沉积Ag纳米线的示意图;
图5是本发明溶解ZnO纳米管模板后形成基于Ag纳米线的平面跨尺度结构的示意图;
1.ITO导电玻璃,2、ZnO纳米棒,3、ZnO纳米管,4、Ag纳米线。
具体实施方式
以下结合附图及实施案例对本发明作进一步的详细说明:
如图4,本发明包括作为基底的平面ITO导电玻璃1,化学刻蚀的ZnO纳米管3,在ZnO纳米管模板中电沉积的Ag纳米线4。
如图1、图2、图3、图4、图5所示,
上述基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法包括以下步骤:
1)切割长、宽、厚分别为10mm、5mm、1.1mm的ITO导电玻璃1,用丙酮、无水乙醇和去离子水依次超声清洗,并在室温下干燥,如图1所示;
2)将11.0mg Zn(CH3COO)2·2H2O和4mg NaOH溶于500mL无水乙醇,并在65℃下保持30min,得到Zn2+浓度为0.5mmol/L的ZnO种子层溶液;
3)将ITO导电玻璃浸入步骤2)配制的ZnO种子层溶液1min,而后于120℃退火处理10min,以上浸入和退火步骤重复3次,获得沉积有ZnO种子层的ITO导电玻璃;
4)将2.671g Zn(NO3)2·6H2O和1.26g六次甲基四胺溶于100mL去离子水,以1500r/min转速搅拌并加热至90℃,得到Zn2+浓度为90mmol/L的ZnO生长液;
5)将步骤3)沉积有ZnO种子层的ITO导电玻璃置于步骤4)配制的ZnO生长液中,并于90℃生长4h,而后用去离子水超声清洗并在室温下干燥,得到基于ZnO纳米棒的平面跨尺度结构,如图2所示;
6)将0.5g NaOH溶于100mL去离子水,加热至65℃,得到浓度为125mmol/L的NaOH溶液;
7)将步骤5)制备的基于ZnO纳米棒的平面跨尺度结构放入步骤6)配制的NaOH溶液中1.5h,而后用去离子水冲洗并在室温下干燥,得到基于ZnO纳米管的平面跨尺度结构,如图3所示。
8)将0.1699g AgNO3溶于100mL去离子水,得到浓度为10mmol/L的AgNO3溶液;
9)以基于ZnO纳米管的平面跨尺度结构为工作电极,Ag/AgCl参比电极,Pt丝辅助电极,步骤8)配制的AgNO3溶液为电解液,采用循环伏安法在ZnO纳米管的空心结构中电沉积Ag纳米线,其中电位扫描范围为0~-0.6V,扫描速率10mV/s,扫描20圈,如图4所示;
10)将4g NaOH溶于100mL去离子水,得到浓度为1mol/L的NaOH溶液;
将步骤9)获得的跨尺度结构浸入步骤10)配制的NaOH溶液中,室温下溶解ZnO纳米管模板,而后用去离子水冲洗、室温下干燥,得到基于Ag纳米线的平面跨尺度结构,如图5所示。
Claims (4)
1.一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法,包括作为基底的平面ITO导电玻璃,其特征在于,在ITO导电玻璃上化学刻蚀的ZnO纳米管模板,在ZnO纳米管模板中电沉积的Ag纳米线。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法,其特征在于,平面ITO导电玻璃的长、宽、厚分别为10mm、5mm、1.1mm,方块电阻小于7Ω/□,表面均方根粗糙度为2.2nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法,其特征在于,化学刻蚀的ZnO纳米管模板包括以下步骤:
1)用丙酮、无水乙醇和去离子水依次超声清洗ITO导电玻璃,并在室温下干燥;
2)将Zn(CH3COO)2·2H2O和NaOH溶于无水乙醇配制Zn2+浓度为0.5~1.5mmol/L的ZnO种子层溶液;
3)将ITO导电玻璃浸入步骤2)配制的ZnO种子层溶液,而后退火处理,获得沉积有ZnO种子层的ITO导电玻璃;
4)将Zn(NO3)2·6H2O和六次甲基四胺溶于去离子水中,搅拌并加热,得到Zn2+浓度为60~120mmol/L的ZnO生长液;
5)将步骤3)沉积有ZnO种子层的ITO导电玻璃放入步骤4)配制的ZnO生长液生长2~6h,而后用去离子水超声清洗并在室温下干燥,得到基于ZnO纳米棒的平面跨尺度结构;
6)将NaOH溶于去离子水并加热,获得浓度为75~125mmol/L的NaOH溶液;
7)将步骤5)获得的基于ZnO纳米棒的平面跨尺度结构放入步骤6)配制的NaOH溶液中保持1.0~2.5h,而后用去离子水冲洗并在室温下干燥,得到基于ZnO纳米管的平面跨尺度结构。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法,其特征在于,在ZnO纳米管模板中电沉积Ag纳米线包括以下步骤:
1)将AgNO3溶于去离子水,得到浓度为5~20mmol/L的AgNO3溶液;
2)以基于ZnO纳米管的平面跨尺度结构为工作电极,Ag/AgCl参比电极,Pt丝辅助电极,步骤1)配制的AgNO3溶液为电解液,采用循环伏安法在ZnO纳米管的空心结构中电沉积Ag纳米线,其中电位扫描范围0~-0.6V,扫描速率10mV/s,扫描20~50圈;
3)将NaOH溶于去离子水,得到浓度为1~2mol/L的NaOH溶液;
将步骤2)获得的跨尺度结构浸入步骤3)配制的NaOH溶液,室温下溶解ZnO纳米管模板,并用去离子水冲洗、室温下干燥,得到基于Ag纳米线的平面跨尺度结构。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610541957.6A CN106082120A (zh) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | 一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610541957.6A CN106082120A (zh) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | 一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106082120A true CN106082120A (zh) | 2016-11-09 |
Family
ID=57219604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610541957.6A Pending CN106082120A (zh) | 2016-07-11 | 2016-07-11 | 一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106082120A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107555472A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-01-09 | 济南大学 | 一种纸基二氧化锡纳米管的制备方法 |
CN113026072A (zh) * | 2019-12-25 | 2021-06-25 | 南京理工大学 | 一种结合模板和脉冲法制备金属氧化物纳米管阵列的方法 |
CN113058591A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-07-02 | 太原科技大学 | 一种氧化钛纳米管限域的铂基催化剂的制备方法及其应用 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101255603A (zh) * | 2007-12-06 | 2008-09-03 | 上海大学 | 模板电沉积法制备ⅱ-ⅵ族半导体纳米线的方法 |
CN101545124A (zh) * | 2009-04-30 | 2009-09-30 | 华东师范大学 | 一种制备铋纳米线阵列式热电材料的方法 |
CN102267682A (zh) * | 2010-06-03 | 2011-12-07 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 银纳米线阵列电极及其制备方法和用途 |
-
2016
- 2016-07-11 CN CN201610541957.6A patent/CN106082120A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101255603A (zh) * | 2007-12-06 | 2008-09-03 | 上海大学 | 模板电沉积法制备ⅱ-ⅵ族半导体纳米线的方法 |
CN101545124A (zh) * | 2009-04-30 | 2009-09-30 | 华东师范大学 | 一种制备铋纳米线阵列式热电材料的方法 |
CN102267682A (zh) * | 2010-06-03 | 2011-12-07 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 银纳米线阵列电极及其制备方法和用途 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
FAN ZHOU, WEIXUAN JING, JIAFAN SHI, ET AL.: "Effects of etching parameters on ZnO nanotubes evolved from hydrothermally synthesized ZnO nanorods.", 《CERAMICS INTERNATIONAL》 * |
GUANG-MEI SHE, XIAO-HONG ZHANG, WEN-SHENG SHI, ET AL.: "Controlled synthesis of oriented single-crystal ZnO nanotube arrays on transparent conductive substrates.", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 * |
GUOZHONG GAO, DAWEI LIU.: "Template-based synthesis of nanorod, nanowire, and nanotube arrays.", 《ADVANCES IN COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》 * |
XIU-YU SUN, FA-QIANG XU, ZONG-MU LI, WEN-HUA ZHANG.: "Cyclic voltammetry for the fabrication of high dense silver nanowire arrays with the assistance of AAO template.", 《MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107555472A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-01-09 | 济南大学 | 一种纸基二氧化锡纳米管的制备方法 |
CN113026072A (zh) * | 2019-12-25 | 2021-06-25 | 南京理工大学 | 一种结合模板和脉冲法制备金属氧化物纳米管阵列的方法 |
CN113026072B (zh) * | 2019-12-25 | 2022-12-13 | 南京理工大学 | 一种结合模板和脉冲法制备金属氧化物纳米管阵列的方法 |
CN113058591A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-07-02 | 太原科技大学 | 一种氧化钛纳米管限域的铂基催化剂的制备方法及其应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101719421B (zh) | 一种光阳极及其柔性太阳能电池 | |
CN103400878B (zh) | 一种氧化锌纳米铅笔阵列电极及其制备方法和应用 | |
CN102738298B (zh) | 一种太阳能电池光阳极的微纳复合结构及其制备方法 | |
CN105603469B (zh) | 一种CuO/Ni核壳纳米线及其制备方法 | |
CN102157608A (zh) | 一种降低硅片表面光反射率的方法 | |
CN107819076B (zh) | 一种Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结光电探测器及其制备方法 | |
CN102569508A (zh) | 一种纳米线阵列结构薄膜太阳能光伏电池及其制备方法 | |
CN106082120A (zh) | 一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法 | |
CN103147102B (zh) | 一种针锥微纳双级阵列结构材料及其制备方法 | |
Wang et al. | Hydrothermal growth of large-scale macroporous TiO 2 nanowires and its application in 3D dye-sensitized solar cells | |
CN100347870C (zh) | 电致发光多孔硅材料的制备方法 | |
CN103515536B (zh) | 一种反型有机太阳能电池的简易制备方法 | |
CN107093668A (zh) | 原位制备基底、致密层、多孔层一体化式钙钛矿太阳能电池及其方法 | |
CN104952963A (zh) | 一种用于钙钛矿太阳能电池的TiO2-ZnO异质结纳米棒的制备方法 | |
CN106328381A (zh) | 一种全固态量子点敏化太阳能电池及其制备方法 | |
CN103966667A (zh) | 一种三维有序大孔锗/碳复合材料的制备方法 | |
CN104716209A (zh) | 基于硅基纳米线的太阳能电池及其制备方法 | |
CN108878660A (zh) | 一种Ag/ZnO核壳结构纳米棒阵列电极材料制备方法 | |
CN205863350U (zh) | 一种硅微纳结构阵列光电化学电池 | |
CN104701028A (zh) | 一种超级电容器电极材料四氧化三钴微米束状阵列结构的制备方法 | |
CN102368506A (zh) | 一种n-氧化锌/p-硅纳米线三维异质结太阳能转换装置 | |
CN102856434B (zh) | 一种正方形硅纳米孔阵列的制备方法 | |
CN103526299A (zh) | 一种制备硅纳米结构材料的方法 | |
CN102795665B (zh) | 二氧化钛纳米管(杆)阵列的制备方法 | |
CN108483483A (zh) | 一种超薄氧化锌纳米片电极的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161109 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |