核壳Si/Fe2O3纳米线阵列的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103159501103159501B(45)授权公告日2014.08.20(21)申请号201310065058.XCN101186303A,2008.05.28,(22)申请日2013.02.28审查员聂稻波(66)本国优先权数据201210460613.42012.11.15CN(73)专利权人中国科学院理化技术研究所地址100190北京市海淀区中关村东路29号(72)发明人佘广为齐小鹏师文生(74)专利代理机构上海智信专利代理有限公司31002代理人李柏(51)Int.Cl.C04B41/50(2006.01)C01G49/06(2006.01)B81C1/00(2006.01)(56)对比文件CN102030310A,2011.04.27,权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图6页附图6页(54)发明名称核壳Si/Fe2O3纳米线阵列的制备方法(57)摘要本发明属于半导体纳米材料制备领域，尤其涉及一种核壳Si/Fe2O3纳米线阵列的制备方法。本发明首先通过化学刻蚀法在单晶Si片上得到Si纳米线阵列，然后再通过浸泡含有Fe(NO)3的乙醇溶液，使得Si纳米线的表面吸附上Fe(NO)3，最后在高温炉中加热吸附有Fe(NO)3的Si纳米线阵列，使得Fe(NO)3热分解为Fe2O3，从而得到以Si为核，以Fe2O3为壳的核壳Si/Fe2O3纳米线阵列。CN103159501BCN10359BCN103159501B权利要求书1/1页1.一种核壳Si/Fe2O3纳米线阵列的制备方法，其特征是，所述的制备方法包括以下步骤：（1）Si纳米线的表面吸附Fe(NO)3：将带有取向垂直于单晶硅片的Si纳米线阵列的单晶硅片先在质量浓度为5%的氢氟酸水溶液中进行浸泡，除去Si纳米线表面的氧化层；然后再将带有取向垂直于单晶硅片的Si纳米线阵列的单晶硅片放置于含有Fe(NO)3的乙醇溶液中，使Si纳米线的表面吸附上Fe(NO)3；（2）Fe(NO)3高温热分解：将步骤（1）得到的带有表面吸附有Fe(NO)3的Si纳米线阵列的单晶硅片置入高温炉中进行加热处理，使得Fe(NO)3热分解为Fe2O3，得到核壳Si/Fe2O3纳米线阵列。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（1）所述的将带有取向垂直于单晶硅片的Si纳米线阵列的单晶硅片放置于含有Fe(NO)3的乙醇溶液中，含有Fe(NO)3的乙醇溶液中Fe(NO)3的浓度为5～800mM。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（2）所述的进行加热处理的温度为400～750℃。4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征是：步骤（2）所述的进行加热处理的时间为1～6小时。2CN103159501B说明书1/3页核壳Si/Fe2O3纳米线阵列的制备方法技术领域[0001]本发明属于半导体纳米材料制备领域，尤其涉及一种核壳Si/Fe2O3纳米线阵列的制备方法。背景技术[0002]Si具有太能光谱吸收范围广、电学性质易调、价格低廉等优点，在光伏、微电子、光催化等领域具有广泛的应用。一维Si纳米结构由于其比表面积大、减反射性能好、光生载流子收集能力好等优点，在光伏电池、光电化学池等太阳能转化领域表现出优异的性能（Naturematerials，2011，10，539.）。用于光催化领域，Si的最大的局限在于其在溶液中的光腐蚀，即Si表面很容易形成一层氧化层，进而阻止Si与溶液间的电荷传输。尤其是当Si材料被用作光阳极进行光催化分解水时，由于一般需要施加额外的正电压，使得Si表面更容易形成氧化层。在以往的科学研究中，一些材料诸如，Pt、Au、TiO2以及一些有机基团等被修饰到Si表面，使Si和溶液隔离，从而避免其光腐蚀（Angew.Chem.，2011，50，9861.）。这些途径往往涉及到昂贵的材料，或者溅射、原子层沉积等昂贵的仪器和复杂的化学修饰手段。如何采用廉价的材料，并通过经济的手段保护住Si，使其可用于能够长时间运行的光电化学太阳能转化器件，是一个亟待解决的问题。[0003]Fe2O3也是一种廉价，对环境无污染，并且在可见光波段具有很高活性的催化剂材料（NanoLett.，2011,11,3503.）。同时，Fe2O3在很宽的溶液pH范围内，从弱酸到强碱，都具有很高的稳定性，可以作为廉价的半导体材料来保护Si。其次，Si和Fe2O3所形成异质结可能会有助于光生载流子的分离和收集（NanoLett.，2009，9，410.）。鉴于以上考虑，核壳结构的Si/Fe2O3纳米线阵列，将可能具有很好的光催化分解水性能。在此结构中，纳米线阵列结构可以起到很好的减反射作用；核区的Si可以吸