金属纳米颗粒镶嵌氧化锌纳米棒阵列的制备方法及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115889759A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211484097.9C23C14/35(2006.01)(22)申请日2022.11.24(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山街道八一路299号(72)发明人瓦西里·帕里诺维奇曾晓梅杨兵许畅维尔达诺夫·拉米尔维昆·瓦利耶夫拉希姆伯根·拉希莫夫黄家辉(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222专利代理师詹艺(51)Int.Cl.B22F1/054(2022.01)C23C14/08(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称金属纳米颗粒镶嵌氧化锌纳米棒阵列的制备方法及其应用(57)摘要本申请公开了金属纳米颗粒镶嵌氧化锌纳米棒阵列的制备方法及其应用。本方案中，通过控制原子、离子流运行速度、轨迹而生长氧化锌纳米棒和镶嵌纳米级金属颗粒，制备织构化选择性太阳能吸收涂层。该方法基于磁控溅射并改变衬底位置，衬底背向原子、离子流方向放置，使得原子、离子流在衬底表面附近运动时速度降低，且为非定向运动，这种原子、离子流控速法，在不锈钢以及Cu、Al、Cr等纯金属衬底表面有效制备出了氧化锌纳米棒形成织构化表面，并镶嵌Ag、Cu、Au、Cr等纳米级金属颗粒，氧化锌纳米棒的织构化表面与金属纳米颗粒共同作用，通过局部表面等离子体共振效应增加了对太阳光的吸收，成功应用于太阳光谱吸收涂层。CN115889759ACN115889759A权利要求书1/1页1.一种金属纳米颗粒镶嵌氧化锌纳米棒阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(A)使衬底以其待沉积面朝向原子离子流运行方向的方式放置在磁控溅射腔室，基于此正向放置姿态在所述待沉积面上实施磁控溅射以刻蚀形成粗糙附着面；(B)使衬底以其粗糙附着面背向原子离子流运行方向放置在磁控溅射腔室内，基于该反向放置姿态在粗糙附着面上实施磁控溅射形成沉积ZnO纳米棒；(C)基于反向放置姿态，在沉积有ZnO纳米棒的粗糙附着面上实施磁控溅射形成纳米颗粒镶嵌氧化锌纳米棒阵列。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(A)中，衬底与溅射靶材平行且间距为3‑10cm。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(A)中，磁控溅射的条件为：磁控溅射腔内温度加热至100‑300℃，引入0.5‑5PaAr气，开启弧电源，且弧电源的电流为50‑150A形成Ar+离子束，在‑50～‑300V偏压下Ar+等离子束轰击衬底，轰击时间为10分钟～90分钟；优选地，粗糙附着面的均方根粗糙度为10‑120nm。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(B)中，衬底与溅射靶材平行且间距为3‑10cm。5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(B)中：磁控溅射的条件为：磁控溅射腔室内真空度降低至2×10‑3～8×10‑3Pa，同时将腔内温度加热至100‑300℃，引入1‑5PaAr、O2混合气体，Ar/O2体积比为1/3‑3/1，射频电源的功率为300‑1000W；优选地，磁控溅射沉积的时间为0.5‑10小时。6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(C)中：磁控溅射的条件为：磁控溅射腔室内真空度降低至2×10‑3～8×10‑3Pa，磁控溅射腔内温度加热至100‑300℃，引入1‑5Pa高纯Ar气，射频电源功率为300‑1000W；优选地，沉积时间为0.5小时‑5小时。7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述衬底包括Cu、Al、Cr纯金属衬底以及不锈钢衬底。8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(A)中：所述衬底在放置之前还包括清洗，所述清洗包括衬底正面、背面清洗，依次采用去离子水、丙酮、乙醇实施分步清洗方法，分步清洗的时间为3‑10分钟，依次除去可见污染物、油污等顽固污染物、丙酮残留液，清洗后置于无尘容器内，待乙醇自然挥发，放于磁控溅射腔室内。9.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(B)中，所述溅射靶材为提供纳米棒原料的Zn、ZnO靶材；优选地，步骤(C)中，所述溅射靶材为提供纳米级金属颗粒原料的Ag、Cu、Au、Cr靶材。10.一种由权利要求1‑9任意一项所述制备方法所得金属纳米颗粒镶嵌氧化锌纳米棒阵列的应用，其特征在于，应用于太阳光谱吸收涂层上。2CN115889759A说明书1/7页金属纳米颗粒镶嵌氧化锌纳米棒阵列的制备方法及其应用技术领域[0001]本申请涉及涂层制备的技术领域，尤其涉及金属纳米颗粒镶嵌氧化锌纳米棒阵列的制备方法及其应用。背景技术[0002]随着化石能源的消耗，能源紧缺的问题日渐突出，同时传统化石能源的开发和使用带来了一系列环境问题。太阳能作为一种清