本發(fā)明涉及微納功能器件領(lǐng)域，尤其涉及石墨烯量子點(diǎn)的自組裝合成以及納米金顆粒的光催化降解合成的一種微納器件及其制備方法。

背景技術(shù)：
石墨烯（graphene）是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，并且只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，從而無法單獨(dú)穩(wěn)定存在，直至2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家AndreGeim和KonstantinNovoselov，成功地在實(shí)驗(yàn)從石墨中分離出石墨烯，并證實(shí)石墨烯可以單獨(dú)存在，最終兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”，共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯是目前已知的最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；其導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m?K，高于碳納米管和金剛石；常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V?s，比納米碳管或硅晶體高。但是，石墨烯的電阻率只約10-8Ω?m，比銅和銀更低，為電阻率最小的材料。因此，石墨烯能夠廣泛運(yùn)用于納米發(fā)電機(jī)、力電傳感器、發(fā)光二極管、場(chǎng)發(fā)射冷陰極、紫外探測(cè)器、太陽能電池等多種納米功能器件上，將成為高速晶體管、高靈敏傳感器、激光器、觸摸屏以及生物醫(yī)藥器材等多種器件的核心材料。石墨烯量子點(diǎn)(graphenequantumdot，簡(jiǎn)稱GQD)是準(zhǔn)零維的納米材料，其內(nèi)部電子在各方向上的運(yùn)動(dòng)都受到局限，所以量子局限效應(yīng)特別顯著，并具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，這或?qū)殡娮訉W(xué)、光電學(xué)和電磁學(xué)領(lǐng)域帶來革命性的變化。石墨烯量子點(diǎn)不僅能夠應(yīng)用于能量?jī)?chǔ)存、生物傳感、光電設(shè)備、電子設(shè)備、光學(xué)染料、生物標(biāo)記和復(fù)合微粒系統(tǒng)等方面，而且，在生物、醫(yī)學(xué)、材料、新型半導(dǎo)體器件等領(lǐng)域具有重要潛在應(yīng)用。另外，石墨烯量子點(diǎn)既能實(shí)現(xiàn)單分子傳感器，也能催生超小型晶體管或是利用半導(dǎo)體激光器所進(jìn)行的芯片上的通訊來制作的化學(xué)傳感器、太陽能電池、醫(yī)療成像裝置或是納米級(jí)電路等等。單原子層沉積（atomiclayerdeposition，簡(jiǎn)稱ALD），又稱原子層沉積或原子層外延（atomiclayerepitaxy），最初是由芬蘭科學(xué)家提出并用于多晶熒光材料ZnS:Mn以及非晶Al2O3絕緣膜的研制。原子層沉積是通過將氣相前驅(qū)體脈沖交替地通入反應(yīng)器并在沉積基體上化學(xué)吸附并反應(yīng)而形成沉積膜的一種方法，當(dāng)前驅(qū)體達(dá)到沉積基體表面，它們會(huì)在其表面化學(xué)吸附并發(fā)生表面反應(yīng)。在前驅(qū)體脈沖之間需要用惰性氣體對(duì)原子層沉積反應(yīng)器進(jìn)行清洗?，F(xiàn)有技術(shù)中制備石墨烯—金納米系統(tǒng)的方法如下：石墨烯可以采用常用的化學(xué)方法制備，得到石墨烯的膠體懸浮液；然后，將金納米粒子與石墨烯混合，同時(shí)在室溫下攪拌，通過電泳沉積法制備石墨烯—金溶液；最后，在溶液中插入電極，通入穩(wěn)定電流并持續(xù)一定時(shí)間，則在電極附近可以沉積一定的石墨烯—金納米系統(tǒng)。該方法工藝復(fù)雜，不易控制，且成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提出一種快速、可控、均勻、大面積制備微納器件的方法，核心在于石墨烯量子點(diǎn)的自組裝合成以及納米金顆粒的光催化降解合成。所得到的微納器件性能優(yōu)異、成本低廉，可在有羅丹明污染的水資源中應(yīng)用。一方面，本發(fā)明的微納器件，包括基片、在所述基片上沉積的ZnO納米層、在所述ZnO納米層上自組裝合成的石墨烯量子點(diǎn)以及在所述ZnO納米層上自組裝合成的石墨烯量子點(diǎn)的基片上進(jìn)一步光催化降解合成的納米Au膠體。優(yōu)選地，所述ZnO納米層的厚度為50-300nm。另一方面，本發(fā)明的微納器件的制備方法，包括如下步驟：步驟一：對(duì)基片進(jìn)行超聲清洗并烘干；步驟二：在所述基片上運(yùn)用單原子沉積技術(shù)沉積ZnO納米顆粒，形成ZnO納米層；步驟三：將沉積了所述ZnO納米層的基片浸沒到石墨烯量子點(diǎn)溶液中，在所述ZnO納米層上自組裝合成石墨烯量子點(diǎn)，構(gòu)成了多層混合結(jié)構(gòu)；步驟四：通過紫外光照還原氯金酸的方法制備得到納米Au膠體；步驟五：將所述步驟三得到的多層混合結(jié)構(gòu)浸沒到酒精溶液中，并將所述步驟四得到的所述納米Au膠體加入其中，構(gòu)成混合溶液；以及步驟六：在紫外燈光源的照射下，用磁力攪拌機(jī)攪拌所述步驟五得到的所述混合溶液，利用光催化降解合成將所述納米Au膠體修飾到所述ZnO納米層表面，形成納米Au顆粒，形成所述微納器件。優(yōu)選地，所述基片可選用硅片或者導(dǎo)電玻璃。優(yōu)選地，所述基片面積小于400cm2。優(yōu)選地，所述ZnO納米顆粒的粒度為1-50nm，所述ZnO納米層的厚度為50-300nm。優(yōu)選地，所述石墨烯量子點(diǎn)溶液的濃度為0.5-5mg/ml。優(yōu)選地，所述步驟六的所述紫外燈光源的功率為50-500w。根據(jù)下面參考附圖對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它特征及方面將變得清楚。附圖說明包含在說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例、特征和方面，并且用于解釋本發(fā)明的原理。圖1示出了本發(fā)明的微納器件在掃描電鏡下的照片。具體實(shí)施方式以下將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例、特征和方面。在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的具體實(shí)施方式中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒有某些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在一些實(shí)例中，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法、手段未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。下面詳細(xì)說明本發(fā)明的微納器件的制備方法：步驟一：選用15mm*15mm的硅片或?qū)щ姴Ａё鳛榛?，并?duì)該基片進(jìn)行超聲清洗并烘干。所述基片的面積小于400cm2。步驟二：在所述基片上運(yùn)用單原子沉積技術(shù)沉積ZnO納米顆粒，形成ZnO納米層。所述ZnO納米顆粒的粒度為1-50nm，所述ZnO納米層的厚度為50-300nm。優(yōu)選地，所述ZnO納米層的厚度為100nm，所述ZnO納米顆粒的粒度為20nm。步驟三：將沉積了ZnO納米顆粒的基片浸沒在1mg/mL的石墨烯量子點(diǎn)溶液中，在ZnO上自組裝合成石墨烯量子點(diǎn)。優(yōu)選地，所述石墨烯量子點(diǎn)溶液的濃度為0.5-5mg/ml。步驟四：通過紫外光照還原氯金酸的方法制備得到納米Au膠體。步驟五：將所述步驟三得到的在ZnO上自組裝合成石墨烯量子點(diǎn)的基片浸沒在酒精溶液中，并將所述步驟四得到的所述納米Au膠體加入其中。步驟六：在功率為100w的紫外燈光源的照射下，用磁力攪拌機(jī)攪拌所述步驟五得到的混合溶液，利用光催化降解合成將納米Au膠體修飾到ZnO納米層表面，形成納米Au顆粒。優(yōu)選地，所述紫外燈光源的功率為50-500w。通過上述步驟一~六形成了微納器件。參見附圖1，在掃描電鏡下，ZnO納米層上自組裝形成了石墨烯量子點(diǎn)（GQD）和光催化降解合成的納米Au顆粒。上述微納器件即為羅丹明污染物降解系統(tǒng)，可用于有羅丹明污染的水資源的降解。例如，將上述微納器件放入100ml羅丹明溶液（2mg/L）時(shí)，可在10分鐘之內(nèi)將羅丹明完全降解，且反應(yīng)物對(duì)水體無污染，對(duì)水體污染突發(fā)事件、微污染水源和工業(yè)廢水的處理提供了極大的幫助。另外，上述降解的工藝簡(jiǎn)單、成本低廉。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。