CN109928421A

CN109928421A - 具有花状微纳结构氧化锌粉体及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN109928421A
Application number: CN201910151609.1A
Authority: CN
Inventors: 史彦涛; 李燕茜
Original assignee: Zhejiang Saishi Science And Technology Co Ltd; Jiangsu Saiqing Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Saishi Science And Technology Co Ltd; Jiangsu Saiqing Technology Co Ltd
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2019-06-25

Abstract

本发明提供一种具有花状微纳结构氧化锌粉体及其制备方法和应用，将锌盐溶液和强碱溶液混合超声分散，通过控制超声条件、浓度及沉淀速率得到不同形貌的氧化锌，并且相同反应条件下制备的ZnO粉体样品大小、形貌均一，性能稳定且具有优异的可重复性。本发明提供的ZnO特殊微纳结构具有大的比表面积、宽阔的孔结构和优异电子传输性能，适合用作光催化、脱硫以及太阳能电池中的功能材料，同时适合用作橡胶以及化妆品中的添加剂(或填料)。将本发明中制得的花状结构用作染料敏化太阳能电池(DSCs)光阳极，电子扩散系数呈现数量级提升，DSCs器件的光电转换效率得以大幅增加。本发明氧化锌粉体的制备方法简单、快捷、成本低。

Description

具有花状微纳结构氧化锌粉体及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于新材料与新能源器件领域，具体地涉及一种具有花状微纳结构氧化锌粉体及其制备方法和应用。

背景技术

氧化锌(化学式ZnO)是锌的氧化物，难溶于水，可溶于酸和强碱。ZnO是一种宽带隙N型半导体材料，带隙约3.3eV，激子束缚能约60meV。ZnO具有多种用途，作为添加剂在多种材料和产品有应用，包括塑料、陶瓷、玻璃、水泥、润滑剂、油漆、软膏、粘合剂、填隙材料、颜料、食品、电池、铁氧体材料、阻燃材料和医用急救绷带等。例如，ZnO作为活化剂添加在乳胶中可以促进橡胶的硫化、活化和补强，具有防老化作用，能加强硫化过程，提高橡胶制品耐撕裂性、耐磨性。ZnO用作脱硫剂具有低温活性好、强度高、磨耗低、耐水性好等优点。在光电领域，ZnO的低阻特征使其成为一种重要的电极材料，如用作太阳能电池的电极，液晶元件电极等。高透光率和大的禁带宽度使其可用作太阳能电池的窗口材料、低损耗光波导器材料等。而它的发光性质及电子辐射稳定性则使其成为一种很好的单色场发射低压平面显示器材料、并在紫外光二极管激光器等电发光器件领域有潜在的应用前景。普通氧化锌也有吸收紫外线的功能、但它却不能应用于玻璃工业,这是因为它不能透过可见光。而纳米氧化锌粉体在吸收紫外线(吸收率可达95％以上)的同时，却可透过≥85％的可见光。因此，可以用于汽车玻璃和建筑用玻璃，这种含纳米氧化锌粉体的玻璃在屏蔽紫外线的同时、还可杀菌，从而也是自洁玻璃。

在实际应用过程中，人们发现微纳结构对ZnO性质影响巨大，这已被大量的实验和文献报道所证实。目前已知的ZnO结构包括零维结构、一维纳米结构、二维纳米结构和三维多级结构等。零维结构是指尺寸较小的纳米粒子，一维纳米结构包含纳米线，纳米管，纳米棒等，二维纳米结构主要包括纳米片、纳米盘等。三维多级结构包含初级结构和次级结构，初级结构可以是零维、一维或者二维，次级结构根据初级结构之间的组装方式而往往不同。例如，三维亚微米ZnO多级结构小球是由众多的小尺寸ZnO纳米颗粒组成。通过将一维的纳米线进行组装，可以获得海胆状的三维多级结构。三维多级结构保留了其初级结构的优点，同时也因为尺寸和结构效应产生了更多的优点。例如，由纳米粒子(尺寸在20nm左右)进行有序组装而成的小球(尺寸为亚微米或微米级)保留了小尺寸粒子比表面积大的优点，于此同时，因为这种多级结构本身的尺寸在亚微米或微米，因此还对可见光具有良好的散射效果，是一种理想的染料敏化太阳能电池(简称DSCs)的光阳极材料。由纳米片组成的三维多级结构(外观类似花状结构)除了具有比表面积大、光散射性能良好等优点，还可以进行电子的快速传输以及液体的快速渗透。目前，这种花状结构ZnO已在光催化降解有机物、光解水制氢、气体传感器以及DSCs光阳极方面取得了良好的性能。根据文献报道，这种花状结构ZnO的制备方法包括水热法、溶剂热法、原位生长法、电化学沉积法、水浴沉积法等等。以上方法尽管可以制备出性能良好的花状结构ZnO，但制备过程复杂、成本高且不易实现大规模制备。

共沉淀法是一种制备ZnO粉体的简便方法，具有收率高、反应快、易于放大等优点，但共沉淀法在制备过程中由于前驱体扩散不利等因素会产生形貌控制困难等问题，因此制备出的样品大小、形貌不均一，性能不稳定。

发明内容

针对上述现有技术的问题，本发明提供了一种具有花状微纳结构的ZnO粉体的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将锌盐溶液注入到强碱溶液中；

步骤二、将上述混合物静置沉淀，去上清，洗涤、干燥得到白色固体粉末；

其中，锌盐溶液浓度为0.1M-10.0M，强碱溶液浓度为0.2M-20.0M，锌盐与强碱的摩尔比为1:1-1:5；锌盐溶液注入强碱溶液中的注入速率为2-35ml/s；将锌盐溶液注入到强碱溶液的同时对强碱溶液进行超声分散，超声频率为25KHz-40kHz。

超声波在液体中会产生声空化作用，在空化泡破灭过程会伴随局部的高温、高压和超快射速流、这有利于反应物前驱体物种的快速扩散，使反应体系在瞬间达到一个均一的性质，避免了直接沉淀过程中的局部环境多样化以及材料形成过程不同步的问题。另外，超声波提供的能量还有利于晶体的成核与生长。本发明利用超声波的强分散作用使反应体系瞬间达到均相状态，借助于声空化作用释放的巨大能量促进反应体系均匀、快速成核，最后，利用小尺寸纳米晶的定向组装形成具有特殊形貌的花状多级结构。并且，在上述反应条件数值范围内，通过改变超声频率、溶液浓度和锌盐注入速度能够获得不同形貌的氧化锌。并且相同反应条件下制备的ZnO粉体样品大小、形貌均一，性能稳定、具有优异的可重复性。

优选的，注入锌盐溶液之前即开始对强碱溶液进行所述超声分散，和/或锌盐溶液全部注入到强碱性溶液中后继续超声分散40-50s。

超声分散的同时还进行机械搅拌。

优选的，强碱溶液可以是氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液或碳酸钾溶液；锌盐溶液可以是硝酸锌溶液、氯化锌溶液、甲酸锌溶液或二水合醋酸锌溶液；将锌盐溶液注入到强碱溶液时的温度为20-30℃；步骤二中干燥温度为70-100℃；静置沉淀2-3h。

优选的，锌盐溶液浓度为0.25M-0.5M，强碱溶液浓度为0.5M-1M，锌盐与强碱的摩尔比为1:2；锌盐溶液注入到强碱溶液的速率为35ml/s；所述超声频率为35kHz。该反应条件下生产的ZnO特殊微纳结构不但具有大的比表面积，而且其内部的纳米片之间形成了交联互通结构，可用于制备DSCs光阳极)(原因在于：一，其大的比表面积有利于吸附更多的染料分子，有利于光吸收；二，交错生长的纳米片可以为电子传输提供快速通道，有利于光生电子的收集；三、纳米片之间围成的大孔结构有利于电解质的渗透和离子的扩散；四、这种花状微纳结构具有尺寸效应，可以对入射光进行有效的散射，从而增加了光子被染料分子捕获的概率)。该DSCs光阳极的制备方法，包括如下步骤：

1)将前述反应条件下制备的ZnO粉体与商业ZnO纳米粉体混合后加入溶剂进行分散；

2)将步骤1)中制备好的浆料刮涂在洁净的导电玻璃上，刮涂完成后晾干，之后加热烘干即完成ZnO光阳极的制备。

优选的，步骤1)中采用本发明ZnO粉体与商业ZnO纳米粉体的质量比为4:1；商业ZnO纳米粉体的粒径为20-30nm，在光阳极中起连接的作用；溶剂与ZnO粉体的质量比为4:1；溶剂为体积比为1:1的乙醇与水的混合物；分散方法为超声+震荡；导电玻璃上浆料的厚度控制在30～40μm，加热温度为200℃，加热时间为2～4h。

继续将步骤2)制备好的ZnO光阳极预热后放入染料溶液中敏化；在敏化后的光阳极上涂覆凝胶电解质，之后与对电极叠合在一起，用夹子固定后即完成器件的组装；其中，预热温度为40～80℃，染料溶液的溶剂为无水乙醇，染料为N719联吡啶钌，染料的浓度为0.2～0.6mmol L^-1，敏化时间为2～3h；凝胶电解质中，电解质的组成为0.1mol L^-1的LiI,0.1mol L^-1的I₂,0.6mol L^-1的1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘，0.45mol L^-1的N-甲基本并咪唑，溶剂为甲氧基丙腈；凝胶剂为聚环氧乙烷，凝胶剂添加量为液态电解质质量的10％。

本发明还提供一种具有花状微纳结构的ZnO粉体，采用前述制备方法制备而成。该ZnO粉体可应用于光催化、气体传感器、光伏、脱硫、塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池或阻燃剂等领域。

本发明的有益效果为：

1、本发明ZnO粉体的制备方法简单、快捷，在碱性条件下，锌盐发生沉淀反应即可制得；无需加热来促进结晶，也无需加入任何结构导向剂或模板剂，更容易实现低温、宏量、可控、低成本制备，每吨的成本可控制在1万元以内。

2、本发明通过在一定范围内调节锌盐溶液浓度、强碱溶液浓度、锌盐与强碱的摩尔比、锌盐的注入速率和超声条件，可以得到多种不同形貌的氧化锌。这些不同形貌的氧化锌粉体可以用于光催化、气体传感器、光伏、脱硫、塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等领域，并且相同反应条件下制备的ZnO粉体样品大小、形貌均一，性能稳定。

3、本发明实施例1和2提供的ZnO特殊微纳结构不但具有大的比表面积，而且其内部的纳米片之间形成了交联互通结构，非常有利于电子的快速传输与收集，最终有利于提高器件性能，将这种ZnO花状结构用于DSCs光阳极，利用其在比表面积、光散射以及电子传输方面的优势能够提升器件的光电转换效率。

4、本发明利用超声空化作用加速反应物离子的扩散、为ZnO的结晶提供能量，并防止颗粒之间的无序堆积，最终制备高度有序、形貌可控且结晶质量高的花状多级结构。

附图说明

图1是本发明实施例1和对比例1制得的样品C-1和C-0的SEM照片，其中a图为C-0样品的SEM照片，a图中的嵌图为C-0样品经聚焦离子束切割后的SEM照片；b、c、d图为C-1不同放大倍数SEM照片，d图中的嵌图为C-1样品TEM照片；

图2是本发明实施例2制得的样品C-2的SEM照片；

图3是本发明实施例3制得的样品C-3的SEM照片；

图4是本发明实施例4制得的样品C-4的SEM照片；

图5是本发明实施例5制得的样品C-5的SEM照片；

图6是本发明实施例6制得的样品C-6的SEM照片；

图7是本发明实施例7制得的样品C-7的SEM照片；

图8是本发明实施例8制得的样品T-2的SEM照片；

图9是本发明实施例9制得的样品T-3的SEM照片；

图10是本发明实施例10中采用实施例1、2制得的ZnO样品制备的染料敏化太阳能电池光电流-电压扫描曲线图。

图11是本发明对比例2制备的染料敏化太阳能电池光电流-电压扫描曲线图。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。

实施例1

采用超声波辅助制备样品C-1，具体步骤如下：

(1)用容量瓶分别配制0.5mol/L的氯化锌溶液和1mol/L的氢氧化钠溶液各1L，然后将氢氧化钠转移到2.5L的烧杯中，放入搅拌桨进行机械搅拌，同时进行超声分散，超声波频率为35Hz。

(2)向上述氢氧化钠溶液中缓慢加入氯化锌溶液，加入速率约为35ml/s，氯化锌溶液添加完成40s之后停止超声分散；超声停止后将反应体系静置3h，之后过滤掉上层澄清液，用去离子水洗涤沉淀至中性，最后用无水乙醇进行洗涤，并在70℃的温度下干燥，得到白色固体粉末。

对比例1

采用常规的共沉淀法制备样品C-0，具体操作步骤是：

(1)用容量瓶分别配制0.5mol/L的氯化锌溶液和1mol/L的氢氧化钠溶液各1L，然后将氢氧化钠溶液转移到2.5L的烧杯中，放入搅拌桨进行机械搅拌。

(2)往上述氢氧化钠溶液中缓慢加入氯化锌溶液，加入速率约为35ml/s，氯化锌溶液添加完成静置3h后过滤掉上层澄清液，用去离子水洗涤沉淀至中性，最后用无水乙醇进行洗涤，并在70℃的温度下干燥，得到白色固体粉末。

采用常规共沉淀法制备的样品C-0如图1a所示，样品C-0为球状结构，直径在2～11μm之间，尺寸分布较宽，形貌不规整，且内部为实心结构(如图1a内嵌图所示)，这种结构导致大部分氧化锌被包含在颗粒内部，无法发挥表面效应，在催化、传感、电池等诸多领域无法应用。实施例1得到的样品如图1b所示，其大小较为均一，直径大都在2～3μm之间。由此可见，采用超声辅助沉积法以后，样品的粒径大幅下降。另外，根据图1c和1d可以判断出，新方法得到的样品是由交错相连的单晶纳米片组成的。

实施例2

采用超声波辅助制备样品C-2，具体步骤如下：

(1)用容量瓶分别配制0.25mol/L的氯化锌溶液和0.5mol/L的氢氧化钠溶液各1L，然后将氢氧化钠溶液转移到2.5L的烧杯中，放入搅拌桨进行机械搅拌，并开始进行超声分散，超声波频率为35kHz。

(2)往上述氢氧化钠溶液中缓慢加入氯化锌溶液，加入速率约为35ml/s，氯化锌溶液添加完成40s之后停止超声分散；超声停止后将反应体系静置3h，之后过滤掉上层澄清液，用去离子水洗涤沉淀至中性，最后用无水乙醇进行洗涤，并在70℃的温度下干燥，得到白色固体粉末。

实施例2制得的样品C-2的SEM照片如图2所示，通过图2a与C-1样品的图1b相比可以发现，降低反应物浓度后，所形成的ZnO花状微纳多级结构的尺寸增大，通过图2b与C-1样品的图1c相比可以发现，降低反应物浓度后，纳米片的堆积密度增大。

实施例3

采用超声波辅助制备样品C-3，具体步骤如下：

(1)用容量瓶分别配制0.5mol/L的氯化锌溶液和0.5mol/L的氢氧化钠溶液各1L，然后将氢氧化钠溶液转移到2.5L的烧杯中，放入搅拌桨进行机械搅拌，并开始进行超声分散，超声波频率为35kHz。

实施例3制得的样品C-3的SEM照片如图3所示，可以发现，与C-1样品相比(图1c)，将碱液浓度降低一倍后，依然可以形成由纳米片组成的多级结构，且纳米片更加规整。

实施例4

采用超声波辅助制备样品C-4，具体步骤如下：

(1)用容量瓶分别配制0.5mol/L的氯化锌溶液和2mol/L的氢氧化钠溶液各1L，然后将氢氧化钠溶液转移到2.5L的烧杯中，放入搅拌桨进行机械搅拌，并开始进行超声分散，超声波频率为35kHz。

实施例4制得的样品C-4的SEM照片如图4a和4b所示，可以发现，与C-1样品相比(图1b和1c)，氢氧化钠浓度增大一倍后，所形成的ZnO花状微纳多级结构的尺寸降低，纳米片的堆积密度几乎保持不变，另外，纳米片排列的空间取向性更强。

实施例5

采用超声波辅助制备样品C-5，具体步骤如下：

(1)用容量瓶分别配制2.5mol/L的氯化锌溶液和5mol/L的氢氧化钠溶液各1L，然后将氢氧化钠溶液转移到2.5L的烧杯中，放入搅拌桨进行机械搅拌，并开始进行超声分散，超声波频率为35kHz。

实施例5制得的样品C-4的SEM照片如图5a和5b所示，可以发现，与C-1样品相比(图1b和1c)，同时增大锌盐和碱液浓度后(为实施例1中浓度的5倍)，所形成的ZnO花状微纳多级结构的尺寸降低，纳米片的堆积密度减小。

实施例6

采用超声波辅助制备样品C-6，具体步骤如下：

(1)用容量瓶分别配制5mol/L的氯化锌溶液和10mol/L的氢氧化钠溶液各100ml，然后将氢氧化钠溶液转移到250ml的烧杯中，放入搅拌桨进行机械搅拌，并开始进行超声分散，超声波频率为35kHz。

(2)往上述氢氧化钠溶液中缓慢加入氯化锌溶液，加入速率约为10ml/s，氯化锌溶液添加完成40s之后停止超声分散；超声停止后将反应体系静置3h，之后过滤掉上层澄清液，用去离子水洗涤沉淀至中性，最后用无水乙醇进行洗涤，并在70℃的温度下干燥，得到白色固体粉末。

实施例6制得的样品C-6的SEM照片如图6所示(6a和6c)，可以发现，与C-1样品相比(图1c)，同时增大锌盐和碱液浓度后(为实施例1中浓度的10倍)，样品呈现出中心对称的花状结构，该结构由纳米带组成(图6b和6d)。

实施例7

采用超声波辅助制备样品C-7，具体步骤如下：

(1)用容量瓶分别配制8mol/L的氯化锌溶液和16mol/L的氢氧化钠溶液各100ml，然后将氢氧化钠溶液转移到250ml的烧杯中，放入搅拌桨进行机械搅拌，并开始进行超声分散，超声波频率为35kHz。

(2)往上述氢氧化钠溶液中缓慢加入氯化锌溶液，加入速率约为2ml/s，氯化锌溶液添加完成50s之后停止超声分散；超声停止后将反应体系静置3h，之后过滤掉上层澄清液，用去离子水洗涤沉淀至中性，最后用无水乙醇进行洗涤，并在70℃的温度下干燥，得到白色固体粉末。

实施例7制得的样品C-7的SEM照片如图7所示(7a和7b)，可以发现，与C-1样品相比(图1c)，同时增大锌盐和碱液浓度后(为实施例1中浓度的16倍)，样品呈现出中心对称的放射状结构，该结构由纳米线组成(图7b)。

实施例8

采用超声波辅助制备样品T-2，具体步骤如下：

(1)用容量瓶分别配制0.5mol/L的氯化锌溶液和1.0mol/L的氢氧化钠溶液各1L，在烘箱中加热至50℃，然后将氢氧化钠溶液转移到2.5L的烧杯中，放入搅拌桨进行机械搅拌，并开始进行超声分散，超声波频率为35kHz。

实施例8制得的样品T-2的SEM照片如图8所示，可以发现，与C-1样品相比(图1c和1d)，升高反应温度后(实施例1反应温度为常温，25℃)，样品尺寸增大(8a)，纳米片变厚(图8b)。

实施例9

采用超声波辅助制备样品T-3，具体步骤如下：

(1)用容量瓶分别配制0.5mol/L的氯化锌溶液和1.0mol/L的氢氧化钠溶液各1L，放入冰水浴中将温度降至5℃，然后将氢氧化钠溶液转移到2.5L的烧杯中，放入搅拌桨进行机械搅拌，并开始进行超声分散，超声波频率为35kHz。

实施例9制得的样品T-3的SEM照片如图9所示，可以发现，与C-1样品相比(图1c和1d)，降低反应温度后(实施例1反应温度为常温，25℃)，样品的规整度变差(图9a)，纳米片变薄(图9b)。

实施例10

将C-1或C-2样品制备成DSCs光阳极并组装成器件，具体制备步骤如下：

1)称取0.8克的C-1或C-2样品和0.2克的商业ZnO纳米粉体(颗粒状，形貌不规则，尺寸在20～30nm)，混合后加入4克体积比为1:1的乙醇和水的混合溶剂，之后采用超声+震荡的方式加以分散。

2)将制备好的浆料刮涂在洁净的FTO导电玻璃上，使用厚度为45μm的超薄胶带控制薄膜厚度，刮涂完成后将薄膜放置在空气中自然晾干，之后放入烘箱中加热烘干，温度为200℃，时间为2h，之后完成ZnO光阳极的制备。

3)将制备好的ZnO光阳极首先在80℃预热，之后放入N719染料溶液中(浓度为0.5mmol L^-1)敏化2h。

4)在敏化后的光阳极上涂覆凝胶电解质，凝胶电解质组成为：0.1mol L^-1的LiI,0.1mol L^-1的I₂,0.6mol L^-1的1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘，0.45mol L^-1的N-甲基本并咪唑，溶剂为甲氧基丙腈，凝胶剂为聚环氧乙烷(分子量200万)，添加量为液态电解质质量的10％。

5)将涂覆有凝胶电解质的光阳极与镀有Pt的对电极叠合在一起，用夹子固定，之后放入烘箱中加热，加热温度为85℃，加热时间为30min，之后将器件拿出测试。

从图10中的电流-电压扫描曲线可以计算得出，使用两种ZnO材料制备的光阳极，其电池的性能分别为：基于C-1样品的DSCs开路电压、短路电流、填充因子以及光电转换效率分别为：0.690V、12.16mA cm^-2、0.68、5.70％；基于C-2样品的DSCs开路电压、短路电流、填充因子以及光电转换效率分别为：0.710V、11.99mA cm^-2、0.69、5.87％。

对比例2

制备DSCs光阳极并组装成器件的方法与实施例10相同，区别仅在于使用商业氧化锌粉体(将实施例10步骤1)中的C-1或C-2样品全部换成商业氧化锌粉体)制备DSCs。

器件电流-电压扫描曲线如图11所示，开路电压、短路电流、填充因子以及光电转换效率分别为：0.620V、7.93mA cm^-2、0.57、2.79％。

Claims

1.一种具有花状微纳结构的ZnO粉体的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将锌盐溶液注入到强碱溶液中；

其特征在于，所述锌盐溶液浓度为0.1M-10.0M，所述强碱溶液浓度为0.2M-20.0M，锌盐与强碱的摩尔比为1:1-1:5；锌盐溶液注入到强碱溶液中的注入速率为2-35ml/s；所述步骤一中将锌盐溶液注入到强碱溶液的同时对强碱溶液进行超声分散，超声频率为25KHz-40kHz。

2.根据权利要求1所述的一种具有花状微纳结构的ZnO粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤一中注入锌盐溶液之前即开始对强碱溶液进行所述超声分散，和/或所述锌盐溶液全部注入到强碱性溶液中后继续超声分散40-50s。

3.根据权利要求1或2任一项所述的一种具有花状微纳结构的ZnO粉体的制备方法，其特征在于，超声分散的同时还进行机械搅拌。

4.根据权利要求3所述的具有花状微纳结构的ZnO粉体的制备方法，其特征在于包括下述1)-5)所述中的至少一种：

1)所述步骤一中强碱溶液是氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液或碳酸钾溶液；

2)所述步骤一中锌盐溶液是硝酸锌溶液、氯化锌溶液、甲酸锌溶液或二水合醋酸锌溶液；

3)所述步骤一中锌盐溶液注入强碱溶液时的温度为20-30℃；

4)所述步骤二中静置沉淀2-3h；

5)所述步骤二中干燥温度为70-100℃。

5.根据权利要求4所述的具有花状微纳结构的ZnO粉体的制备方法，其特征在于所述锌盐溶液浓度为0.25M-0.5M，所述强碱溶液浓度为0.5M-1M，锌盐与强碱的摩尔比为1:2；所述注入速率为35ml/s；所述超声频率为35kHz。

6.一种具有花状微纳结构的ZnO粉体，其采用权利要求1-5任一项所述的制备方法制备而成。

7.一种权利要求6所述的具有花状微纳结构的ZnO粉体的应用，其特征在于应用于光催化、气体传感器、光伏、脱硫、塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池或阻燃剂领域。

8.采用权利要求5的制备方法制备的ZnO粉体的应用，其特征在于应用于染料敏化太阳能电池光阳极的制备。

9.一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将采用权利要求5的制备方法制备的具有花状微纳结构的ZnO粉体与商业ZnO纳米粉体混合后加入溶剂进行分散；

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，具体包括下述a)-g)所述中的至少一种：

a)所述步骤1)中采用权利要求5的制备方法制备的花状微纳结构ZnO粉体与商业ZnO纳米粉体的质量比为4:1；

b)所述步骤1)中商业ZnO纳米粉体的粒径为20-30nm；

c)所述步骤1)中溶剂与ZnO粉体的质量比为4:1；

d)所述步骤1)中溶剂为体积比为1:1的乙醇与水的混合物；

e)所述步骤1)中的分散方法为超声+震荡；

f)所述步骤2)中导电玻璃上浆料的厚度控制在30～40μm，加热温度为200℃，加热时间为2～4h；

g)将步骤2)制备好的ZnO光阳极预热后放入染料溶液中敏化；在敏化后的光阳极上涂覆凝胶电解质，之后与对电极叠合在一起，用夹子固定后即完成器件的组装；所述预热温度为40～80℃，染料溶液的溶剂为无水乙醇，染料为N719联吡啶钌，染料的浓度为0.2～0.6mmol L^-1，敏化时间为2～3h；所述凝胶电解质中，电解质的组成为0.1mol L^-1的LiI,0.1mol L^-1的I₂,0.6mol L^-1的1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘，0.45mol L^-1的N-甲基本并咪唑，溶剂为甲氧基丙腈；凝胶剂为聚环氧乙烷，凝胶剂添加量为液态电解质质量的10％。