用于光电探测器的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的制备方法

摘要

本发明公开一种用于光电探测器的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的制备方法，包括如下步骤：(10)衬底清洗：将碳纸裁成所需尺寸，用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗后超声清洗；(20)混合溶液制备：按配比将Na3C6H5O7·2H2O粉末、SnCl2·2H2O粉末溶于去离子水和无水乙醇中，搅拌均匀，得到混合溶液；(30)纳米片组装：将碳纸放入盛有混合溶的反应釜中，水热反应，然后将反应釜取出自然冷却至室温；(40)成品干燥：将碳纸从反应釜取出，用去离子水或无水乙醇超声清洗，干燥，得到柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的光电探测器。本发明的用于光电探测器的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的制备方法,工艺简单、产量高、成本低。

权利要求

1.一种用于光电探测器的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(10)衬底清洗：将碳纸裁成所需尺寸，用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗后超声清洗；

(20)混合溶液制备：按配比将Na3C6H5O7·2H2O粉末、SnCl2·2H2O粉末溶于去离子水和无水乙醇中，搅拌均匀，得到混合溶液；

(30)纳米片组装：将碳纸放入盛有混合溶的反应釜中，水热反应，然后将反应釜取出自然冷却至室温；

(40)成品干燥：将碳纸从反应釜取出，用去离子水或无水乙醇超声清洗，干燥，得到柔性衬底上组装Sn3O4纳米片。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述(10)衬底清洗步骤中，超声清洗时间为10min。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述(20)混合溶液制备步骤中，混合溶液的配比为：Na3C6H5O7·2H2O粉末，2.94g，SnCl2·2H2O粉末，1.073g，

去离子水，20ml，

无水乙醇，20ml。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述(20)混合溶液制备步骤中，搅拌时间1小时。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述(30)纳米片组装步骤中，水热反应的温度为180℃，反应时间12小时。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述(40)成品干燥步骤中，清洗后的碳纸在60℃下干燥12小时。

说明书

用于光电探测器的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于光电功能材料技术领域，特别是一种工艺简单、产量高、成本低的用于光电探测器的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的制备方法。

背景技术

[0002] 锡氧化物由于其在气敏、光电等领域有着广泛的应用前景而引起人们极大的研究兴趣。但是由于SnO和SnO2具有较大的能带宽带，其在光电领域有所限制。而混合价态的锡氧化物具有比单价态SnO和SnO2更小的能带宽度，有望实现在可见光下的高的光电响应，例如：Sn2O3,Sn3O4等。

[0003] 现有技术中，改善光电特性的方法有：提高光敏性，提高对不同波长光的响应，提高光响应速率，诱导光响应，改变光电导方向。以上主流的几种方法虽然在一定程度上提高了半导体的光电性能，但仍然存在诸如步骤繁琐、所得产物量小、成本昂贵问题，因而也限制了其在工业领域的应用。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种用于光电探测器的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的制备方法,工艺简单、产量高、成本低。

[0005] 实现本发明目的的技术解决方案为：

[0006] 一种用于光电探测器的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的制备方法，包括如下步骤：

[0007] (10)衬底清洗：将碳纸裁成所需尺寸，用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗后超声清洗；

[0008] (20)混合溶液制备：按配比将Na3C6H5O7·2H2O粉末、SnCl2·2H2O粉末溶于去离子水和无水乙醇中，搅拌均匀，得到混合溶液；

[0009] (30)纳米片组装：将碳纸放入盛有混合溶的反应釜中，水热反应，然后将反应釜取出自然冷却至室温；

[0010] (40)成品干燥：将碳纸从反应釜取出，用去离子水或无水乙醇超声清洗，干燥，得到柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的光电探测器。

[0011] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：

[0012] 1、工艺简单：采用简单的水热法一步合成样品，工艺简单；

[0013] 2、产量高：仅需少量的药品即可制备大量的样品，产量高；

[0014] 3、成本低：制备过程中所涉及的材料价格低廉，生产成本低。

[0015] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

[0016] 图1为本发明用于光电探测器的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的制备方法的流程图。

[0017] 图2为实例所制备的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的可见光电探测器的X-射线衍射图。

[0018] 图3为实例所制备的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的可见光电探测器的扫描电镜照片图。

[0019] 图4为实例所制备的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的可见光电探测器的透射电镜和选区电子衍射图。

[0020] 图5为实例所制备的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的可见光电探测器的紫外吸收图[0021] 图6为实例所制备的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的可见光电探测器的光电性能图。

具体实施方式

[0022] 如图1所示，本发明用于光电探测器的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的制备方法，包括如下步骤：

[0023] (10)衬底清洗：将碳纸裁成所需尺寸，用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗后超声清洗；

[0024] 所述(10)衬底清洗步骤中，超声清洗时间为10min。

[0025] (20)混合溶液制备：按配比将Na3C6H5O7·2H2O粉末、SnCl2·2H2O粉末溶于去离子水和无水乙醇中，搅拌均匀，得到混合溶液；

[0026] 所述(20)混合溶液制备步骤中，混合溶液的配比为：

[0027] Na3C6H5O7·2H2O粉末，2.94g，

[0028] SnCl2·2H2O粉末，1.073g，

[0029] 去离子水，20ml，

[0030] 无水乙醇，20ml。

[0031] 所述(20)混合溶液制备步骤中，搅拌时间1小时。

[0032] (30)纳米片组装：将碳纸放入盛有混合溶的反应釜中，水热反应，然后将反应釜取出自然冷却至室温；

[0033] 所述(30)纳米片组装步骤中，水热反应的温度为180℃，反应时间12小[0034] (40)成品干燥：将碳纸从反应釜取出，用去离子水或无水乙醇超声清洗，干燥，得到柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的光电探测器。

[0035] 所述((40)成品干燥步骤中，清洗后的碳纸在60℃下干燥12小时。

[0036] 试验验证：

[0037] 为验证本发明方法的有效性，实施例采用D8ADVANCE型XRD(Cu kα radiation, 德国Bruker-AXS公司)测定所制备样品的晶相结构。采用日立公司(日本)的S4800Ⅱ型FESEM(FESEM,s-4800Ⅱ,Hitachi)对所制备样品的形貌进行观察。采用荷兰philips-FEI公司的Tecnai F30场发射透射电镜(HRTEM,Tecnai F30,FEI)对样品的晶相结构进行直观的探测和表征。采用德国ZANNER公司的CIMPS-2可控强度调制光电化学谱仪对所制备的样品进行光电测试。

[0038] 图2：本发明实例所制备的柔性的Sn3O4在可见光下的光电探测器的X-射线衍射图。如图所示的所有的衍射峰从左到右分别对应于三斜晶系Sn3O4的(101)，(111)， (-210)，(-121)，(210)，(130)，(102)，(-301),(-1-41)晶面，图示XRD说明了所制备的样品中Sn3O4的存在。插图为Sn3O4的晶格示意图。

[0039] 图3：本发明实例所制备的柔性的Sn3O4在可见光下的光电探测器的扫描电镜照片图。从该图可知，实例所制备的具有高的光电性能的Sn3O4结构具是有大比表面积的纳米片状结构，片的厚度大约在30nm左右，此形貌更有利于光电性能的提高。

[0040] 图4：本发明实例所制备的柔性的Sn3O4在可见光下的光电探测器的高倍透射电镜和选区电子衍射图。从高倍的透射电镜和选区电子衍射可以看出实例所制备的柔性的 Sn3O4在可见光下的光电探测器由纯的Sn3O4构成。其中0.369nm对应于Sn3O4的(101) 晶面。

[0041] 图5：本发明实例所制备的柔性衬底上组装Sn3O4纳米片的可见光电探测器的紫外吸收图。从图中我们可以看到样品的禁带边很窄，其宽度为2.7eV。

[0042] 图6：本发明实例所制备的柔性的Sn3O4在可见光下的光电探测器的光电性能图。光开关时间为10秒。从图中我们可以看到，合成的Sn3O4可见光电探测器的电流强度随着光强的增加也随之增加，光电流强度与光强存在着线性关系。

[0043] 根据上述研究结果可知：我们制备的柔性的Sn3O4在可见光下的光电探测器制备程序简单，成本低廉，合成量大，在可见光下具备良好的光电响应性能且性能稳定，因此可推广并应用于工业领域。

[0044] 因此，从上述实验步骤、数据和图表分析可以看出，本发明首次在柔性衬底上组装了Sn3O4纳米片的可见光电探测器，并且制备过程简单，成本低廉，在可见光下具备良好的光电响应性能且性能稳定，适于工业应用。