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专利号: 2020106732723
申请人: 湖州师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-11-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三维ZnO/CuO纳米异质分级结构光电极的制备方法,其特征在于步骤包括:(1)ZnO致密籽晶层前驱液的制备:将0.3‑0.4克醋酸锌溶解于1.8‑2.2克水中,搅拌溶解后加入7‑9毫升无水乙醇和180‑220微升冰乙酸,在室温下搅拌得到无色澄清透明溶液;

(2)在导电基底的导电层上制备一层ZnO致密籽晶层薄膜:将步骤(1)中所得的ZnO致密籽晶层前驱液以1500‑3000rpm/min转速旋涂于洁净的导电基底的导电层上,旋涂时间为

40‑80s, 此过程重复2‑6次,之后将经处理的导电基底放入马弗炉中于300‑400℃下煅烧 

30‑90分钟得到涂布在导电基底的导电层上的ZnO致密籽晶层薄膜;

(3)通过水热法在涂有ZnO致密籽晶层薄膜的导电基底的ZnO致密籽晶层薄膜上生长一层ZnO纳米棒阵列:将经过步骤(2)处理的导电基底置于锌盐和碱源摩尔比为1:1组成的水溶液中,密封后利用加热装置于80‑100 ℃反应 2‑4小时,得到ZnO纳米棒阵列;

(4)CuO致密籽晶层前驱液的制备:配置0.5‑2mmol/L的醋酸铜乙醇溶液,在室温下搅拌直至得到无色澄清的CuO致密籽晶层前驱液;

(5)在ZnO纳米棒阵列上制备一层CuO致密籽晶层薄膜:将步骤(4)中所得的CuO致密籽晶层前驱液以 1500‑3000 rpm/min转速旋涂于ZnO纳米棒阵列上,然后将经处理的ZnO纳米棒阵列基底置于加热装置上 50‑120 ℃退火30‑120 秒,此过程重复2‑6次,之后将经处理的导电基底放入马弗炉中于 200‑300℃下煅烧 30‑90分钟得到覆盖在ZnO纳米棒阵列上的CuO致密籽晶层薄膜;

(6)通过水热法在涂有CuO致密籽晶层薄膜的ZnO纳米棒阵列表面生长树枝状CuO纳米棒分级结构:将经过步骤(5)处理的基底置于铜盐和碱源摩尔比为1:1组成的水溶液中,密封后利用加热装置于80‑100 ℃反应 1.5‑4小时,得到三维ZnO/CuO纳米异质分级结构光电极;

所述三维ZnO/CuO纳米异质分级结构光电极:该光电极是在片状导电基底的一面通过水热法制备一层ZnO纳米棒阵列,然后再通过水热法在ZnO纳米棒的表面生长树枝状CuO纳米棒分级结构;所述的ZnO纳米棒阵列的长度为400 nm、直径为30‑50nm、ZnO纳米棒的数量

2  2

密度为3‑6×10个/μm ;所述的CuO纳米棒长度为50‑200 nm、直径为20‑40nm。

2.根据权利要求 1 所述的一种三维ZnO/CuO纳米异质分级结构光电极的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的锌盐选自硝酸锌、硫酸锌、氯化锌中的一种。

3.根据权利要求 1 所述的一种三维ZnO/CuO纳米异质分级结构光电极的制备方法,其特征在于:步骤(3)和(6)所述的锌盐,铜盐和碱源的摩尔浓度是 0.15‑0.35 mol/L。

4.根据权利要求 3 所述的一种三维ZnO/CuO纳米异质分级结构光电极的制备方法,其特征在于:步骤(3)和(6)所述的锌盐,铜盐和碱源的摩尔浓度是 0.25 mol/L。

5.根据权利要求 1 所述的一种三维ZnO/CuO纳米异质分级结构光电极的制备方法,其特征在于:步骤(3)和(6)所述的碱源选自六亚甲基四胺或氨水中的一种。

6.根据权利要求 1 所述的一种三维ZnO/CuO纳米异质分级结构光电极的制备方法,其特征在于:步骤(3)和(6)所述的加热装置采用烘箱、水浴加热锅或干燥箱中的一种。

7.根据权利要求 1 所述的一种三维ZnO/CuO纳米异质分级结构光电极的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)ZnO致密籽晶层前驱液的制备:将0.327克醋酸锌溶解于2克水中,搅拌溶解后加入

10毫升无水乙醇和200微升冰乙酸,在室温下搅拌得到无色澄清透明溶液;

(2)在导电基底的导电层上制备一层ZnO致密籽晶层薄膜:将步骤(1)中所得的ZnO致密籽晶层前驱液以2000rpm/min转速旋涂于洁净的导电基底的导电层上,旋涂60s, 此过程重复2‑6次,之后将经处理的导电基底放入马弗炉中于300‑400℃下煅烧 60分钟得到覆盖在导电基底的导电层上的ZnO致密籽晶层薄膜;

(3)通过水热法在涂有ZnO致密籽晶层薄膜的导电基底的ZnO致密籽晶层薄膜上生长一层ZnO纳米棒阵列:将经过步骤(2)处理的导电基底置于锌盐和碱源摩尔比为1:1组成的水溶液中,密封后利用加热装置于90 ℃反应 2小时,得到ZnO纳米棒阵列;

(4)CuO致密籽晶层前驱液的制备:配置1mmol/L的醋酸铜乙醇溶液,在室温下搅拌直至得到蓝色澄清的CuO致密籽晶层前驱液;

(5)在ZnO纳米棒阵列上制备一层CuO致密籽晶层薄膜:将步骤(4)中所得的CuO致密籽晶层前驱液以2000 rpm/min转速旋涂于ZnO纳米棒阵列上,然后将经处理的ZnO纳米棒阵列基底置于加热装置上100 ℃退火 60 秒,此过程重复4次,之后将经处理的导电基底放入马弗炉中于 250℃下煅烧 60分钟得到覆盖在ZnO纳米棒阵列基底上的CuO致密籽晶层薄膜;

(6)通过水热法在涂有CuO致密籽晶层薄膜的ZnO纳米棒阵列上生长一层CuO纳米棒:将经过步骤(5)处理的基底置于铜盐和碱源摩尔比为1:1组成的水溶液中,密封后利用加热装置于90℃反应1.5‑4小时,得到三维ZnO/CuO纳米异质分级结构光电极。