[發明專利]摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃及其制備方法

有效

• 申請號: 200910190281.0
• 申請日: 2009-09-24
• 公開（公告）號: CN102030478A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 周明杰;馬文波;陸樹新
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: C03C11/00
• 分類號: C03C11/00;C03C3/06
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛;張秋紅

技術領域

本發明屬于光電材料技術領域，涉及一種摻雜金屬粒子的多孔玻璃及其制備方法，尤其涉及一種摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃及其制備方法。

背景技術

摻雜有金屬粒子的復合材料在光學、電子、抗菌以及催化等領域有著廣泛的應用，尤其是摻雜有金屬粒子的玻璃材料，在光學、電子領域有重要的應用。當金屬納米粒子被摻入玻璃時，玻璃基質將粒子彼此隔離開，形成量子點，使得電子的局域性和相干性增強，引起量子限域效應。同時，當金屬納米粒子的尺寸遠小于光場波長時，作用于粒子上的電場也明顯不同于周圍的介質宏觀場，其極化過程將改變局域的介電常數，從而產生介電限域效應。這些效應都會導致玻璃的非線性光學性能的顯著提高，使具有非線性光學性能的復合材料在光存儲、傳輸和開關等領域有著重要的應用優勢，例如：與電子開關器件相比，全光光子開關器件具有開關時間短、節能以及壽命長等優點，將成為未來光電設備的重要組成部件。

目前，常用的制備摻雜有金屬納米粒子玻璃的方法有：熔融法、離子注入法以及溶膠凝膠法等，這些工藝相對比較成熟。但是，這些方法也都存在著一些不足之處，例如：熔融法需要將金屬鹽與玻璃料混合后在高溫下進行熔融，由于玻璃體系的粘度較大，金屬顆粒在玻璃基質中不容易實現均勻分散。離子注入法是將金屬以離子形式注入到玻璃基質中，再通過熱處理得到金屬納米粒子，這種方法需要使用昂貴的離子注入設備，并且注入深度有限，金屬納米粒子只能分布在玻璃基質表面。還有一種方法是利用溶膠凝膠法制備玻璃，制備時，同時將含有金屬鹽的溶液與玻璃溶膠混合，通過后處理得到含有金屬納米粒子的玻璃，金屬納米粒子的分散也相對比較均勻，但是這種方法制備玻璃，工藝復雜、生產周期較長，且玻璃制品的強度較低，達不到實用的要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有的摻雜金屬粒子的玻璃存在金屬粒子分散不均勻、玻璃制品強度低的問題，提供一種鐵納米粒子在玻璃中分散均勻、鐵納米粒子粒徑均勻、機械強度大的摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃。

本發明進一步要解決的技術問題是，針對現有技術中--熔融法存在金屬粒子在玻璃中分散不均勻的問題、離子注入法制備的金屬納米粒子只能分布在玻璃基質表面的問題、溶膠凝膠法的工藝復雜生產周期較長的問題，提供一種可以將鐵金屬納米粒子均勻分散在玻璃中、工藝簡單、制備方便的摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的一技術方案是：一種摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃，以均勻分布有聯通微孔的多孔玻璃為基材，在多孔玻璃的微孔內均勻分布有鐵納米粒子，所述微孔的孔徑為4～100nm，微孔的體積占多孔玻璃總體積的25～40％。

摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃中，所述多孔玻璃主要由以下重量份數的成分組成：

一種摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法，包括以下步驟：

(1)、分別配制鐵離子溶液和用于還原鐵離子的還原劑溶液；

(2)、選用均勻分布有聯通微孔的多孔玻璃；將多孔玻璃分別置于鐵離子溶液和還原劑溶液中各至少浸泡一次，即制備出摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃；所述微孔的孔徑為4～100nm，微孔的體積占多孔玻璃總體積的25～40％。

摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法中，所述步驟(1)中，所述鐵離子溶液是將含鐵化合物溶解在溶劑中制成，所述鐵離子溶液濃度為1mol/L～1×10^-6mol/L。

摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法中，所述含鐵化合物為氯化鐵、硝酸鐵或硫酸鐵，所述溶劑為水或乙醇。

摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法中，所述步驟(1)中，所述還原劑溶液的濃度為1×10^-2mol/L～1×10^-6mol/L，所述還原劑溶液是將用于鐵離子還原的還原劑溶解在溶劑中制成。

摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法中，所述還原劑為硼氫化鉀或硼氫化鈉，所述溶劑為水或乙醇。

摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法中，所述步驟(2)中，所述多孔玻璃置于鐵離子溶液中浸泡時，浸泡時間不少于0.5h，然后將多孔玻璃取出，沖洗；優選浸泡時間為0.5h～12h。

摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法中，所述步驟(2)中，所述多孔玻璃置于還原劑溶液中浸泡時，浸泡時間不少于0.5h，然后將多孔玻璃取出，沖洗；優選浸泡時間為0.5h～12h。

摻雜鐵納米粒子的多孔玻璃的制備方法中，所述多孔玻璃主要由以下重量份數的成分組成：