纳米线阵列的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料领域，涉及一种Sn02纳米线阵列的制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，以纳米新科技为中心的新科技革命已经成为21世纪的主导。纳米材料是纳米科技领域富有活力、研究内涵十分丰富的科学分支，研制纳米材料是现代高科技发展的需要。在新的时代背景的要求下，电子器件的发展方向是小型化、微型化、智能化和高集成度，这就对制造器件的材料提出了更高的要求，也就使得各种材料的尺寸都开始向着纳米级发展。
[0003]Sn02属金红石晶体结构，是一种天然直接η型宽禁带半导体材料，具有如下特点:
(1)室温下具有宽带隙(Eg = 3.6eV)和高激子束缚能(130meV)，(2) Sn02耐高温和辐射，化学性质特别稳定，(3)低成本。Sn02纳米线体积较小、比表面积较大，其独特的结构和性质使得Sn02在半导体器件和功能材料领域具有其独特的优势与宽广的应用潜力，尤其是Sn02纳米线阵列已经在光电子器件、气敏传感器、场发射、信息储存、催化剂、锂离子电池的负极材料、电磁波吸收等方面表现出广阔的应用前景。目前，已经有大量的研究工作者致力于研究Sn02纳米线阵列结构并取得相关的成果，如中国专利CN200810201924.2公开了一种用于锂离子电池的Sn02纳米线阵列电极的制备方法，该材料在锂离子电池领域有良好的实用价值和应用前景。虽然已形成阵列结构，但其制备过程繁琐，需要先利用磁控溅射法制备贵金属Au作为催化剂，然后在管式炉中以气液固(VLS)机理在硅片上生长Sn02纳米线阵列，同时所采用的反应原材料中含有环境不友好的硫粉。
【发明内容】
[0004]针对现有制备Sn02纳米线阵列技术上的缺陷和不足，本发明提供了一种无模板直接在ΙΤ0衬底上生长SnOjfi米线阵列结构的方法，解决了中国专利CN200810201924.2制备过程繁琐和环境污染问题。
[0005]本发明采取的技术方案为:
[0006]—种Sn02纳米线阵列的制备方法，包括以ΙΤ0玻璃为衬底，采用水热法进行SnO 2纳米线阵列生长。
[0007]具体的，所述的Sn02纳米线阵列中SnO 2纳米线的长径比为4?12。
[0008]更具体的，所述的Sn02纳米线阵列中SnO 2纳米线的直径为50?lOOnm，SnO 2纳米线的长度为400?600nmo
[0009]另外，所述的水热法进行Sn02纳米线阵列生长包括:将强碱加入到含锡化合物溶液中作为反应源，将Ι??玻璃衬底浸入反应源后在140?200°C下进行水热生长，生长后的产物洗涤为中性烘干即得Sn02纳米线阵列。
[0010]还有，将ΙΤ0玻璃衬底浸入反应源后在140?200°C下保温8?32h进行水热生长。
[0011]进一步的，所述含锡化合物为SnCl4，在反应源中SnClj^浓度为0.02?0.05mol/L，所述的强碱为NaOH，反应源中NaOH和SnClJ^摩尔浓度比为[NaOH]: [SnCl 4] =8?
11:1ο
[0012]本发明的优点为:
[0013](1)本发明得到的Sn02m米线阵列是在ΙΤ0玻璃衬底上外延生长的单晶SnO 2纳米线阵列，其直径为50?lOOnm，其长度为400nm?600nm，长径比为4?12。从微观结构上看，Sn02纳米线阵列排列致密，均一性好，可以用作场发射、光催化、气敏传感器和锂离子电池负极材料；
[0014](2)本发明采用水热法制备Sn02纳米线阵列，水热过程中无需任何模板和催化剂，工艺简单，无污染，且成本低廉，适合批量生产；
[0015](3) ΙΤ0玻璃作为衬底，直接生长Sn02纳米线阵列，所制备的单晶SnO 2纳米线形态均一，在ΙΤ0玻璃衬底上均匀生长。
【附图说明】
[0016]图1为以铜片为衬底的实验产物的扫描电子显微镜(SEM)照片；
[0017]图2为以铜片为衬底，并在铜片衬底的表面上先磁控溅射一层Sn02薄膜的实验产物的SEM照片；
[0018]图3为本发明中实施例1的X射线衍射(XRD)图谱；
[0019]图4为本发明中实施例2的XRD图谱；
[0020]图5为本发明中实施例3的XRD图谱；
[0021]图6为实施例1的扫描电子显微镜(SEM)照片；
[0022]图7为实施例2的SEM照片；
[0023]图8为实施例3的SEM照片；
[0024]图9为本发明一种Sn02纳米线阵列结构中SnO2纳米线典型的选区电子衍射照片。
[0025]以下结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明做具体说明。
【具体实施方式】
[0026]本发明制备的Sn02纳米线阵列结构以ΙΤ0玻璃为衬底，采用简单水热法无模板直接在ΙΤ0上制备Sn02纳米线阵列，反应原材料环境友好，且整个制备过程在密闭条件下进行。
[0027]本发明所制备的Sn02纳米线阵列，是以ΙΤ0为衬底，直接生长单晶SnO 2纳米线阵列，致密、均一的Sn02单晶纳米线沿ΙΤ0衬底外延生长。
[0028]本发明主要采用水热法，通过控制反应体系中锡盐的浓度、碱盐比、反应温度、反应时间等因素获得了一种Sn02纳米线阵列的方法，水热过程中无需任何模板和催化剂，工艺简单，无污染，且成本低廉，适合批量生产；ΙΤ0玻璃作为衬底，直接生长Sn02m米线阵列，所制备的单晶SnOjfi米线形态均一，在ΙΤ0玻璃衬底上均匀生长。
[0029]图9是本发明产物Sn02纳米线阵列中SnO2纳米线的选区电子衍射照片，照片上的衍射斑点揭示该SnOjft米线是单晶。
[0030]为探究采用简单水热法无模板直接在ΙΤ0上制备Sn02纳米线阵列的根源，基于本发明采取的技术方案，发明人试图以铜片为衬底来制备Sn02纳米线阵列，结果都以失败告终。具体地，基于本发明采取的技术方案中的工艺参数和工艺条件，希望采用简单水热法无模板直接在在铜片上制备Sn02纳米线阵列，所得产物的SEM照片如图1所示，从该图片上没有看到阵列结构。但是，在铜衬底上先磁控溅射一层Sn02薄膜，然后再基于本发明采取的技术方案中的工艺参数和工艺条件，所得产物的SEM照片如图2所示，显然有阵列结构产生，其XRD图谱(见图2)表明所得产物为Sn02阵列，对比这两个实验结果表明，SnO 2纳米线阵列能够生成，首先应有Sn02种子层，但是SnO 2种子层的形成途径不同会导致后期在种子层上生长的SnOjfi米线阵列的结构不同；