一种氧化锌纳米铅笔阵列电极及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种氧化锌纳米铅笔阵列电极及其制备方法和应用，氧化锌纳米铅笔阵列电极是ZnO主干纳米棒顶端生长有ZnO针状尖端；制备方法由ZnO种子层的制备，ZnO纳米棒阵列的制备，ZnO纳米铅笔阵列的制备三步构成。本发明的氧化锌纳米铅笔阵列电极采用液相合成方法，条件温和，操作容易，成本低廉；ZnO纳米铅笔结构能够提高光生电子-空穴对的密度，增大光生电流的强度，在外加电压为1V vs Ag/AgCl时的光电流密度为1.14mA/cm²，比同样尺寸的ZnO纳米棒高出约2倍，提高了材料的光解水效率，使得ZnO纳米铅笔能够作为光电阳极材料，应用于光电化学池光解水制氢领域。

主权项

一种氧化锌纳米铅笔阵列电极的制备方法，其特征在于，该氧化锌纳米铅笔阵列电极的ZnO主干纳米棒顶端生长有ZnO针状尖端，所述ZnO主干纳米棒的直径为80‑200nm，长度为1‑2.5μm；所述ZnO针状尖端的直径为20‑40nm，长度为50‑400nm；该方法按照以下步骤进行：(1)ZnO种子层的制备以FTO导电玻璃为基底；将浓度为5‑10mmol/L的二水合醋酸锌的乙醇溶液均匀涂覆在FTO导电玻璃上，在空气气氛下焙烧，制得ZnO种子层；(2)ZnO纳米棒阵列的制备以涂有ZnO种子层的FTO导电玻璃为基底；采用锌源前驱体溶液；在温度为85‑95℃的条件下，通过液相合成2‑5小时制备ZnO纳米棒阵列；洗涤，干燥；所述锌源前驱体溶液为六水合硝酸锌、六次甲基四胺、去离子水的混合液，其中锌离子与六次甲基四胺的浓度均为40‑60mmol/L；所述液相合成是将涂有ZnO种子层的一面朝下，浸于所述锌源前驱体溶液中且接近液面处进行向下生长的过程；(3)ZnO纳米铅笔阵列的制备以ZnO纳米棒阵列为模板；采用锌源与抗坏血酸的混合水溶液；在温度为85‑95℃的条件下，液相合成2‑8小时制得ZnO纳米铅笔阵列；洗涤，干燥；所述锌源与抗坏血酸的混合水溶液为六水合硝酸锌、六次甲基四胺、抗坏血酸、去离子水的混合液，其中锌离子与六次甲基四胺的浓度均为3‑10mmol/L，抗坏血酸的浓度为0.15～0.375mmol/L；所述液相合成是将长有ZnO纳米棒阵列的一面朝下，浸于溶液中且接近液面处进行向下生长的过程。