[發明專利]一種二維膠體晶體膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710182460.4
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106927496B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 楊曉晶;王新穎
• 申請（專利權）人: 北京師范大學;北京師大科技園科技發展有限責任公司
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00;C03C17/00;B05D7/24
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙)11413
• 代理人: 劉繼富,王春偉

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，特別是涉及一種發光二維膠體晶體膜及其制備方法。

背景技術

二維膠體晶體(2D-CC)是由單層膠體粒子自組裝成周期性的二維納米結構陣列，也稱為二維膠體晶體膜；它們的排列通常處于系統能量最小狀態，例如六方密堆積或面心立方堆積狀態。由于二維膠體晶體具有高重現性，低成本等特點被廣泛關注，同時由于其陣列依賴(pattern-dependent)性質而在生物化學傳感及光伏領域具有廣泛的應用前景。

近年來，相對于將二維膠體晶體作為模板制造多功能的納米復合材料的報道，將多功能納米復合材料自組裝成周期性陣列并研究其理化性質的報道少之甚少。

隨著技術的發展，稀土摻雜的納米晶體在顯示器件，水印技術，和其他生物探針的等方面的應用越來越廣泛。發光結構的有序陣列可以使得光伏器件或顯示器的納米級表面產生更高的分辨率和像素密度。

層狀稀土氫氧化物(LRH)，主體層板由三價稀土離子構成，帶正電荷；層間由與主體層板電荷平衡的可被交換的陰離子組成。其作為一種新型的層狀金屬氫氧化物，具有由鑭系元素的4f電子殼層而產生的獨特的磁性，光學和電學性質。然而，目前除了胡林峰等在己烷/水界面制造層狀稀土氫氧化物微晶的單層膜外，關于將稀土氫氧化物納米片自組裝成熒光膜的研究幾乎未有報道。而且胡林峰等制造的單層膜不夠致密，厚度不均勻，并且與層狀稀土氫氧化物前驅體相比發光性能并沒有增強。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種具有殼核結構的發光二維膠體晶體膜及其制備方法。具體技術方案如下：

本發明首先提供了一種二維膠體晶體膜的制備方法，包括：

(1)獲得層狀稀土氫氧化物納米片的膠態懸浮液；

(2)獲得球核,所述球核為表面先后覆蓋有陽離子型聚電解質和陰離子型聚電解質的聚苯乙烯納米球；

(3)將獲得的球核與層狀稀土氫氧化物納米片的膠態懸浮液混合并攪拌,以使層狀稀土氫氧化物納米片吸附于球核表面，然后過濾，水洗，得到具有殼核結構的膠體球；

(4)將所述膠體球分散于溶劑中，得到膠體球分散液；

(5)將基板浸入膠體球分散液中，待膠體球分散液中的液體蒸干后，將基板干燥，即可在基板的表面形成二維膠體晶體膜。

一種具體實施方式中，層狀稀土氫氧化物納米片中的稀土元素為銪、鋱和/或鏑，優選地，稀土氫氧化物為十二烷基硫酸根插層的稀土氫氧化鋱。

一種具體實施方式中，所述陽離子型聚電解質為聚烯丙基胺鹽酸鹽；陰離子型聚電解質為聚苯乙烯磺酸鈉。

一種具體實施方式中，所述球核通過以下方法獲得：

通過自組裝技術先在聚苯乙烯納米球表面覆蓋陽離子型聚電解質，再在陽離子型聚電解質表面覆蓋陰離子型聚電解質。

一種具體實施方式中，步驟(4)中的溶劑為乙醇水溶液。

一種具體實施方式中，乙醇水溶液中，乙醇和水的體積比為(1:4)-(4:1)，優選為(1:2)-(2:1)。

一種具體實施方式中，膠體球在膠體球分散液中的質量分數為0.001-0.01％；優選為0.005-0.01％；更優選為0.0075％。

一種具體實施方式中，所述基板選自塑料片、玻璃片、石英片或硅基片。

本發明還提供了一種由前述的方法制備的二維膠體晶體膜。

一種具體實施方式中，所述二維膠體晶體膜包含殼核結構的膠體球，所述殼核結構的殼層為層狀稀土氫氧化物納米片，內核為所述球核；優選地，所述膠體球排列成具有六方密堆積的單層。

本發明所制備的二維膠體晶體膜均勻、致密，具有熒光發射性能。其制備方法快速、簡潔，對基板的普適性好。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為實施例1制備的DSˉ-LTbH以及其納米片、實施例2制備的膠體球、及聚苯乙烯納米球的XRD圖；其中，圖1(a)為DSˉ-LTbH的XRD圖；圖1(b)為DSˉ-LTbH納米片的XRD圖；圖1(c)為聚苯乙烯納米球的XRD圖；圖1(d)為膠體球的XRD圖。