[发明专利]金属氧化物有序交叉纳米线阵列及其制备方法

摘要

本发明属于纳米半导体材料技术领域，具体为金属氧化物有序交叉纳米线阵列材料及其制备方法。本发明以两亲性嵌段共聚物作为模板剂，四氢呋喃等作为溶剂，多金属氧酸盐作为无机前驱体合成金属氧化物有序交叉纳米线；其中，嵌段共聚物起到结构导向剂的作用，其亲水端与多金属氧酸盐阴离子通过静电作用力结合，在溶剂中形成核壳柱状胶束，在溶剂挥发过程中自组装形成层层交叉堆叠的有机‑无机复合有序纳米结构；在空气中焙烧除掉高分子模板剂，得到组成元素多样的金属氧化物有序交叉纳米线。所合成的金属氧化物半导体纳米线材料具有高比表面积和高结晶度，同时实现了杂原子的均匀掺杂。本发明方法简单，原料易得，适于放大生产。

主权项

1.一种金属氧化物有序交叉纳米线阵列的制备方法，以具有超大分子量疏水段的两亲性嵌段共聚物PEO‑b‑PS作为模板剂，利用模板剂的亲水端PEO与多金属阳酸盐阴离子之间的静电作用力形成核壳柱状胶束，通过溶剂挥发诱导自组装得到有序介观有机‑无机复合结构；经过焙烧引起结构转变，在模板剂脱除后即得到具有高度晶化的有序金属氧化物半导体纳米线材料；具体步骤如下：（1）将具有大分子量M_n = 15000‑35000 g mol^‑1的两亲性嵌段共聚物PEO‑b‑PS溶解于溶剂中，充分搅拌得到透明溶液，记为溶液A，浓度为1‑5wt%; 将多金属氧酸盐水合物加入到溶剂中，得到透明溶液，记为溶液B，浓度为5‑10wt%；将溶液A和溶液B混合，充分搅拌得到透明胶体溶液；（2）将上述胶体溶液转移到培养皿中，室温下挥发2‑12小时；将培养皿转移到70‑100℃烘箱中固化12‑48小时，得到透明的有机‑无机复合膜，将该复合膜从培养皿中刮下来并研磨得到粉末；（3）将上述粉末置于管式炉中，在氮气气氛下，以升温速率1‑3℃/min，升温至350‑500℃，焙烧1‑2 h；再将所得样品在空气中400‑450℃焙烧0.5‑1 h，除去其中的碳，得到晶化的金属氧化物交叉纳米线材料。