[發明專利]酞菁/TiO2有序薄膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201010194556.0
• 申請日: 2010-06-08
• 公開（公告）號: CN101879795A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 賀春英;樊競澤;吳誼群;段武彪;陳志敏
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: B32B9/04
• 分類號: B32B9/04;B32B27/06;B32B27/08;G02B1/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種非線性光學薄膜及其制備方法，具體涉及一種酞菁/TiO₂有序薄膜及其制備方法。

背景技術

材料的形態對其物理化學性質有著非常重要的影響，對于不同形態的同種材料，性質也可能截然不同。薄膜材料一般是指采用某種方法在基底表面附著上薄層物質。薄膜技術是實現化學材料實際化應用的重要途徑，也是制備微型器件的有效手段。現在薄膜技術已經滲透到各個領域，如航空航天、醫療、能源和通信等。在今后的發展中，薄膜材料更向著綜合型、復合型、智能型、節能型、環境友好型等方向發展。

薄膜的制備方法有很多，按其有序程度可分為有序薄膜和無序薄膜。無序薄膜包括真空蒸鍍薄膜和旋涂膜。無序薄膜的優點是制做技術非常簡單，容易獲得高質量的薄膜，適合于材料初期波導性能的研究。但缺點是這類薄膜的光學非線性不能得到充分利用，會直接導致光學非線性系數小。像旋涂膜和提拉膜難以控制薄膜結構。有序薄膜大多為自組裝薄膜，包括LB膜、化學吸附薄膜和靜電自組裝薄膜。但是LB膜使用設備復雜，對操作技術高，也不利于控制膜厚。因此，探索新的制膜方法以及制備新型結構且具有優良非線性性能的光學薄膜是極具挑戰性的課題。

發明內容

本發明的目的為了解決現有制備非線性光學薄膜方法存在設備復雜、成本高、難操作、膜厚不易控制的缺點；而提供了酞菁/TiO₂有序薄膜及其制備方法。本發明酞菁/TiO₂有序薄膜在非線性光學性質方面有廣泛的應用。

本發明中酞菁/TiO₂有序薄膜從下至上由基片、連接層、疊層連接而成，所有連接層由PDDA層和PSS層交替成對堆疊而成，連接層中至少包括三層PDDA層，連接層中最下層的PDDA層與基片連接，連接層中最上層的PSS層與疊層連接，所述的疊層由TiO₂復合物層和酞菁層交替堆疊而成，疊層中TiO₂復合物層與酞菁層的層數相等或不相等，TiO₂復合物層與酞菁層帶有的電荷電極性相反，TiO₂復合物層由TiO₂溶膠和PDDA水溶液的混合液制成或者由TiO₂溶膠和PSS水溶液的混合液制成。

本發明中酞菁/TiO₂有序薄膜的制備方法是按下述步驟進行：

一、基片預處理：將基片用丙酮擦拭干凈，然后浸入到體積比為3∶1的98％H₂SO₄∶30％H₂O₂(質量濃度為98％的H₂SO₄和質量濃度為30％H₂O₂混合液)中超聲振蕩30min～1h，然后取出基片用蒸餾水沖洗干凈，氮氣吹干，再浸入異丙醇中超聲30min～1h，再用蒸餾水沖洗干凈，氮氣吹干，再浸入1mol/L的NaOH溶液中1min，取出后洗凈吹干(帶有負電荷的基片)；

二、將步驟一處理的基片放入PDDA溶液中浸泡5min～20min，取出后用蒸餾水洗凈吹干，再浸入到PSS溶液中5min～20min，取出后用蒸餾水洗凈吹干，

三、再重復操作步驟二至少二次，在基片上表面獲得連接層；

四、將經步驟三處理后的基片在TiO₂復合物溶液及酞菁溶液交替浸泡，每次浸泡后均用蒸餾水洗凈并吹干，在基片上表面獲得由TiO₂復合物層和酞菁層交替堆疊而成疊層；即得到酞菁/TiO₂有序薄膜；步驟四中所述TiO₂復合物溶液是TiO₂溶膠和PDDA水溶液的混合液制成或者有TiO₂溶膠和PSS水溶液的混合液，所述的TiO₂復合物層與酞菁層的層數相等或不相等，TiO₂復合物層與酞菁層帶有的電荷電極性相反。

上述酞菁層由濃度為1.0×10^-3mol/L～2.0×10^-3mol/L的磺酸基酞菁溶液、羧酸基酞菁溶液或季銨鹽酞溶液制成；分別獲得帶負電荷磺酸基酞菁層、帶負電荷羧酸基酞菁層或帶正電荷酞菁層。