CN107555472A - 一种纸基二氧化锡纳米管的制备方法 - Google Patents

一种纸基二氧化锡纳米管的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107555472A
CN107555472A CN201710907555.8A CN201710907555A CN107555472A CN 107555472 A CN107555472 A CN 107555472A CN 201710907555 A CN201710907555 A CN 201710907555A CN 107555472 A CN107555472 A CN 107555472A
Authority
CN
China
Prior art keywords
paper substrate
paper
sno
nanotube
preparation
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
Application number
CN201710907555.8A
Other languages
English (en)
Inventor
高超民
于京华
薛洁
于海瀚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Jinan
Original Assignee
University of Jinan
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Jinan filed Critical University of Jinan
Priority to CN201710907555.8A priority Critical patent/CN107555472A/zh
Publication of CN107555472A publication Critical patent/CN107555472A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种纸基二氧化锡（SnO2）纳米管的制备方法，属于无机材料合成领域。包括以下步骤：前期处理纸基底‑沉积ZnO种子层‑生长纸基ZnO纳米棒模板‑原位自刻蚀模板生长纸基SnO2纳米管。本方法的特点在于选用具有原料丰富、价廉、柔性、易降解的纸作为基底并在此基底上基于自刻蚀模板机理制备了SnO2纳米管。该方法成本低，节能环保，原料丰富易得为制备纸基SnO2纳米管提供了一个新思路，为后续纸基SnO2柔性钙钛矿太阳能电池器件的构建奠定了基础。

Description

一种纸基二氧化锡纳米管的制备方法
技术领域
本发明涉及一种纸基SnO2纳米管的制备方法，属于无机纳米材料合成领域。
背景技术
二氧化锡（SnO2）是一种n型半导体材料，其禁带宽度为3.6 eV，具有优良光电性能、紫外吸收性能和光照稳定性，广泛应用于太阳能电池、锂离子电池和生物传感器等领域。SnO2的合成方法可以分为气相法，液相法和固相法等，其中液相法中的溶剂热法具有操作简单，成本低，尺寸形貌可控性好等特点，是制备SnO2常用的方法。截至目前，已经制备出各种形貌的SnO2材料，包括纳米颗粒、纳米管、纳米棒、纳米带等。其中纳米管结构具有大的比表面积，优异的电子传输与分离性能，使其在太阳能电池、紫外探测器和光致电生物传感器等方面具有潜在的应用价值。然而，SnO2纳米管的制备方法还不是很成熟完善，一步法制备SnO2纳米管还很难实现。目前，模板法被广泛应用，但是，多数模板法需要外加强酸/碱作为刻蚀剂以除去模板，然而此步骤不仅会增加实验的危险性和使实验步骤更加烦琐，而且还不利于产品清洗，提高制备成本。
近年来，柔性钙钛矿太阳能电池备受关注，而且所用的柔性基底也得到了越来越多的关注。目前常用的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和金属箔片柔性基底已满足不了需求，急需寻找一种廉价、来源丰富的新型柔性基底材料。纸，因其具有廉价、质轻、柔性可折叠、来源丰富、可降解等特点是一种极具潜力的柔性基底。因此，我们采用溶剂热法以纸基氧化锌（ZnO）纳米棒为原位模板通过自刻蚀模板机理成功制备了纸基SnO2纳米管，为基于SnO2纳米管的纸基柔性钙钛矿太阳能电池的制备奠定了基础。制备过程中ZnO纳米棒作为原位牺牲模板，随反应进行，尿素水解产生二氧化碳和氨气，二氧化碳与锡酸钠反应生成SnO2颗粒附着在ZnO纳米棒表面，氨气在水溶液中产生弱碱性环境，此碱性环境会将ZnO纳米棒逐渐刻蚀消逝，重要的是该碱性强度不足以将纸基底刻蚀，当ZnO纳米棒被完全刻蚀之后会形成SnO2纳米管。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在纸基底上制备SnO2纳米管的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
a. 处理纸基底：选用GE Healthcare Worldwide （中国上海浦东）公司的Whatmanchromatography paper ＃2号纸作为纸基底，将其大小裁剪成长为3 cm，宽为1 cm的长方形；采用丝网印刷技术在纸基底表面印刷一层银电极以使其导电，并将表面打磨光滑；
b. 沉积ZnO种子层：选用脉冲激光沉积法在步骤a中得到的纸基底上沉积一层一定厚度的ZnO纳米种子层；
c. 生长纸基ZnO纳米棒模板：配制一定浓度的乙酸锌[Zn(CH3CH2)2]水溶液和六次甲基四胺（C6H12N4）水溶液，并将两个溶液按照体积比为1:1的比例混合均匀后转移至25 mL内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中；将步骤b中得到的ZnO种子层修饰的纸基底以导电面向下的方式放入反应釜中，封闭拧紧反应釜，放入预热的95 ℃烘箱内反应，反应完毕后，将高压釜自然冷却至室温，将纸基ZnO纳米棒取出并用超纯水多次洗涤后放入60 ℃干燥箱中干燥。
d. 生长纸基SnO2纳米管：称取一定量的四水合锡酸钠溶解到乙醇/超纯水混合溶剂中，室温搅拌5 min，称取一定量的尿素加入到上述溶液中，室温搅拌5 min，以得到混合溶液；
e. 将上述制备的纸基ZnO纳米棒以长有材料的面向下的方式放入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，并且将上述混合溶液转移至25 mL反应釜中，拧紧反应釜，放入预热的烘箱内反应；
f. 反应完毕后，将高压釜自然冷却到室温，取出纸基SnO2纳米管用超纯水彻底洗涤后放入60 ℃真空干燥箱中干燥。
步骤b中的ZnO纳米种子层的厚度为1~30 nm。
步骤c中的Zn(CH3CH2)2的摩尔浓度为10~40 mmol/L，C6H12N4的摩尔浓度为1~40mmol/L，反应时间为1~4 h。
步骤d中四水合锡酸钠的质量为0.01~1 g，所用的混合溶剂的体积为10~20 mL，尿素的质量为0.01~10 g。
步骤e中烘箱的温度为100~200 ℃，反应时间为10~100 min。
本发明以低成本的方式通过两步水热法基于自刻蚀模板机理实现纸基SnO2纳米管的成功制备，无需繁琐危险的附加强酸/碱刻蚀步骤，安全环保。制备的纸基SnO2纳米管具有大的比表面积，在太阳能电池、光催化、传感器等领域具有广泛的应用前景。
具体实施方式
为了进一步说明制备纸基SnO2纳米管的方法，本实施例按照本发明技术方案进行实施，给出具体的实施方式：
a. 第一步制备纸基ZnO纳米棒作为原位牺牲模板。
选用GE Healthcare Worldwide （中国上海浦东）公司的Whatmanchromatography paper ＃2号纸作为纸基底，将其大小裁剪成长为3 cm，宽为1 cm的长方形，采用丝网印刷技术在纸基底表面印刷一层银电极以使其导电，并将表面打磨光滑；采用脉冲激光沉积法在得到的纸基底上沉积一层厚度为1~30 nm的纳米ZnO种子层，并且配制10~40 mmol/L的乙酸锌[Zn(CH3CH2)2]水溶液和1~40 mmol/L的六次甲基四胺（C6H12N4）水溶液，将两个溶液按照体积比为1:1的比例混合均匀后转移至25 mL内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中；并将ZnO种子层修饰的纸基底以导电面向下的方式放入反应釜中，封闭拧紧反应釜，放入预热的95 ℃烘箱内反应1~4 h，反应完毕后，将高压釜自然冷却至室温，将纸基ZnO纳米棒取出并用超纯水多次洗涤后放入60 ℃干燥箱中干燥。
b. 第二步原位自刻蚀模板生长纸基SnO2纳米管。
称取0.01~1 g的四水合锡酸钠溶解到10~20 mL乙醇/超纯水混合溶剂中，室温搅拌5 min，称取0.01~10 g尿素加入到上述溶液中，室温搅拌5 min，以得到混合溶液；将上述制备的纸基ZnO纳米棒以长有材料的面向下的方式放入25 mL内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，并且将上述混合溶液转移至反应釜中，拧紧反应釜，放入100~200 ℃烘箱内反应10~100 min；反应完毕后，将高压釜自然冷却到室温，取出纸基SnO2纳米管用超纯水彻底洗涤后放入60 ℃真空干燥箱中干燥。

Claims (5)

1.本发明的目的在于提供一种在纸基底上制备SnO2纳米管的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
a. 处理纸基底：选用GE Healthcare Worldwide （中国上海浦东）公司的Whatmanchromatography paper ＃2号纸作为纸基底，将其大小裁剪成长为3 cm，宽为1 cm的长方形；采用丝网印刷技术在纸基底表面印刷一层银电极以使其导电，并将表面打磨光滑；
b. 沉积ZnO种子层：选用脉冲激光沉积法在步骤a中得到的纸基底上沉积一层一定厚度的ZnO纳米种子层；
c. 生长纸基ZnO纳米棒模板：配制一定浓度的乙酸锌[Zn(CH3CH2)2]水溶液和六次甲基四胺（C6H12N4）水溶液，并将两个溶液按照体积比为1:1的比例混合均匀后转移至25 mL内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中；将步骤b中得到的ZnO种子层修饰的纸基底以导电面向下的方式放入反应釜中，封闭拧紧反应釜，放入预热的95 ℃烘箱内反应，反应完毕后，将高压釜自然冷却至室温，将纸基ZnO纳米棒取出并用超纯水多次洗涤后放入60 ℃干燥箱中干燥。
d. 生长纸基SnO2纳米管：称取一定量的四水合锡酸钠溶解到乙醇/超纯水混合溶剂中，室温搅拌5 min，称取一定量的尿素加入到上述溶液中，室温搅拌5 min，以得到混合溶液；
e. 将上述制备的纸基ZnO纳米棒以长有材料的面向下的方式放入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，并且将上述混合溶液转移至25 mL反应釜中，拧紧反应釜，放入预热的烘箱内反应；
f. 反应完毕后，将高压釜自然冷却到室温，取出纸基SnO2纳米管用超纯水彻底洗涤后放入60 ℃真空干燥箱中干燥。
2.根据权利要求1所述的纸基二氧化锡纳米管的制备方法，其特征在于步骤b中的ZnO纳米种子层的厚度为1~30 nm。
3.根据权利要求1所述的纸基二氧化锡纳米管的制备方法，其特征在于步骤c中的Zn(CH3CH2)2的摩尔浓度为10~40 mmol/L，C6H12N4的摩尔浓度为1~40 mmol/L，反应时间为1~4h。
4.根据权利要求1所述的纸基二氧化锡纳米管的制备方法，其特征在于步骤d中四水合锡酸钠的质量为0.01~1 g，所用的混合溶剂的体积为10~20 mL，尿素的质量为0.01~10 g。
5.根据权利要求1所述的纸基二氧化锡纳米管的制备方法，其特征在于步骤e中烘箱的温度为100~200 ℃，反应时间为10~100 min。
CN201710907555.8A 2017-09-29 2017-09-29 一种纸基二氧化锡纳米管的制备方法 Pending CN107555472A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710907555.8A CN107555472A (zh) 2017-09-29 2017-09-29 一种纸基二氧化锡纳米管的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710907555.8A CN107555472A (zh) 2017-09-29 2017-09-29 一种纸基二氧化锡纳米管的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107555472A true CN107555472A (zh) 2018-01-09

Family

ID=60983722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710907555.8A Pending CN107555472A (zh) 2017-09-29 2017-09-29 一种纸基二氧化锡纳米管的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107555472A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111900254A (zh) * 2020-09-21 2020-11-06 湖北大学 一种SnO2薄膜钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101580271A (zh) * 2009-06-11 2009-11-18 华南师范大学 一种二氧化锡纳米管的制备方法
CN103693675A (zh) * 2013-12-09 2014-04-02 济南大学 一种纸基氧化锌纳米线的制备方法
CN106082314A (zh) * 2016-06-08 2016-11-09 济南大学 一种在导电基底上生长多孔二氧化锡纳米管的方法
CN106082120A (zh) * 2016-07-11 2016-11-09 西安交通大学 一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法
CN106865604A (zh) * 2017-03-16 2017-06-20 济南大学 一种纸基三维立体二氧化钛纳米材料的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101580271A (zh) * 2009-06-11 2009-11-18 华南师范大学 一种二氧化锡纳米管的制备方法
CN103693675A (zh) * 2013-12-09 2014-04-02 济南大学 一种纸基氧化锌纳米线的制备方法
CN106082314A (zh) * 2016-06-08 2016-11-09 济南大学 一种在导电基底上生长多孔二氧化锡纳米管的方法
CN106082120A (zh) * 2016-07-11 2016-11-09 西安交通大学 一种基于ZnO纳米管模板制备Ag纳米线的方法
CN106865604A (zh) * 2017-03-16 2017-06-20 济南大学 一种纸基三维立体二氧化钛纳米材料的制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111900254A (zh) * 2020-09-21 2020-11-06 湖北大学 一种SnO2薄膜钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Simultaneously enhanced photon absorption and charge transport on a distorted graphitic carbon nitride toward visible light photocatalytic activity
CN108262050B (zh) 一种二维复合可见光催化剂及其制备方法与应用
CN106000431B (zh) 片状CdS/BiOCl复合纳米材料及其制备方法
CN101805136B (zh) 在ito导电玻璃上原位制备纳米网状硫铟锌三元化合物光电薄膜的化学方法
CN106987857A (zh) 单层金属结构二硫化钼/氧化还原石墨烯复合物及其制备方法
CN106082314B (zh) 一种在导电基底上生长多孔二氧化锡纳米管的方法
CN108579765A (zh) 硫化铜/钒酸铋双层膜复合材料的制备及作为光电阳极的应用
CN108328646A (zh) 一种制备三维花状氧化锌-硫化镉异质结纳米材料的方法
CN103693675B (zh) 一种纸基氧化锌纳米线的制备方法
CN109731583A (zh) 一种两步法制备Zn0.2Cd0.8S/rGO复合材料的方法
CN106865604A (zh) 一种纸基三维立体二氧化钛纳米材料的制备方法
CN105836793A (zh) 一种SnO2/ZnO纳米复合材料及其制备方法
CN107555472A (zh) 一种纸基二氧化锡纳米管的制备方法
Chang et al. Synthesis of interface-driven tunable bandgap metal oxides
CN111303590A (zh) 一种用于pedot:pss改性的有机离子盐添加剂及其应用
CN109052988B (zh) 一种锌铟硫纳米片阵列薄膜的制备方法
Chen et al. Polyoxometalates: Cascading Functionality to Unique On‐Off Organic Photoelectrochemical Transistor Operation
CN105948105A (zh) 一种SnO2/ZnO纳米复合材料及其制备方法
CN106517299B (zh) 一种片状自组装碱式碳酸铜花球及其简易制备方法
CN111939932A (zh) 二硫化锡@氧化铟纳米复合材料的制备方法
CN109574065B (zh) 一种类叶片状的Zn0.2Cd0.8S材料的制备方法
CN112516991B (zh) 一种二维结构的氧化铋光催化剂制备方法
CN106449099B (zh) 一种基于ZnO纳米粉光阳极膜的制备方法及光阳极膜
CN106145192B (zh) 一种二维纳米电极材料的制备方法
CN108722442A (zh) 一种二硫化钼/钨酸锰纳米棒复合材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180109

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication