[發(fā)明專利]單分散空心結(jié)構(gòu)綠色TiO

有效

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• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107879374B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚霞喜;王旭紅;張興昊;李彬彬;胡秀麗;殷仕龍
• 申請（專利權(quán)）人: 常熟理工學(xué)院
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;B82Y40/00
• 代理公司: 32203 南京理工大學(xué)專利中心
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明公開了一種單分散空心結(jié)構(gòu)綠色TiO₂材料及制備方法。該空心結(jié)構(gòu)綠色TiO₂材料內(nèi)部直徑為250~280 nm，殼層厚度為25~15 nm，尺寸分布均一，呈單分散性。以正硅酸四乙酯為前驅(qū)體，氨水為催化劑合成SiO₂球模板，進(jìn)而在SiO₂模板球外表面包覆TiO₂殼層，通過惰性氣氛中高溫處理以及氫氧化鈉溶液刻蝕移除SiO₂模板即可得到由于空心結(jié)構(gòu)米氏散射共振現(xiàn)象引起的綠色TiO₂材料。本發(fā)明使用的方法操作過程簡單，原料易得，可大范圍合成，并且該空心結(jié)構(gòu)的米氏散射共振顏色不受觀察角度的影響，呈現(xiàn)明亮的綠色。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種單分散空心結(jié)構(gòu)綠色TiO₂材料及其制備方法。

背景技術(shù)

彩色在現(xiàn)代多媒體中扮演著重要的作用，近來光與納米結(jié)構(gòu)相互作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色由于優(yōu)異的穩(wěn)定性引起了人們的廣泛關(guān)注。例如，周期性排列的光子晶體展現(xiàn)出了明亮的顏色，這些顏色是由于特殊周期性結(jié)構(gòu)的相干布拉格衍射產(chǎn)生的，并非來源于傳統(tǒng)的吸收機(jī)理。

然而，周期性結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制備過程嚴(yán)重限制了其大規(guī)模的使用，并且多色彩結(jié)構(gòu)色的設(shè)計受觀察角度的影響，不同的觀察角度有著不同的色彩表現(xiàn)，容易導(dǎo)致顏色搭配的混亂，影響事物的呈現(xiàn)效果。

光散射是光與物質(zhì)相互作用的另一物理過程，當(dāng)顆粒尺寸與光波長相當(dāng)時便能產(chǎn)生米氏散射。特殊地，當(dāng)顆粒為空心結(jié)構(gòu)時，由于入射光傳輸平均自由程大大增加，多重散射減弱，使得米氏散射共振的顏色能夠被人眼所見。米氏散射的光不受觀察角度影響，且無需周期性的結(jié)構(gòu)排列。本發(fā)明制備的單分散空心結(jié)構(gòu)TiO₂材料尺寸均勻，由于特殊的米氏共振現(xiàn)象而呈現(xiàn)明亮的紫色，有望將來應(yīng)用于結(jié)構(gòu)色的顯示。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種單分散空心結(jié)構(gòu)綠色TiO₂材料。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種單分散空心結(jié)構(gòu)綠色TiO₂材料的制備方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的（1）的技術(shù)解決方案為：一種單分散空心結(jié)構(gòu)綠色TiO₂材料，所述材料在可見光下呈綠色，所述材料中，TiO₂的形貌為空心球結(jié)構(gòu)，內(nèi)部直徑為250~280 nm，殼層厚度為25~15 nm，尺寸分布均一，呈單分散性。

進(jìn)一步的，在所述的TiO₂殼層上分布無定型碳。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的（2）的技術(shù)解決方案為：一種單分散空心結(jié)構(gòu)綠色TiO₂的制備方法，以正硅酸四乙酯為前驅(qū)體，氨水為催化劑合成SiO₂球模板，進(jìn)而在SiO₂模板球外表面包覆TiO₂殼層，通過惰性氣氛中高溫處理以及氫氧化鈉溶液刻蝕移除SiO₂模板即可得到由于空心結(jié)構(gòu)米氏散射共振現(xiàn)象引起的綠色TiO₂材料，包括以下具體步驟：

步驟1、正硅酸四乙酯與無水乙醇和去離子水混合攪拌均勻；

步驟2、向步驟1中加入一定量濃氨水，攪拌數(shù)小時后離心洗滌分離；

步驟3、將步驟2中得到的SiO₂分散在適量的無水乙醇中備用；

步驟4、向步驟3中的SiO₂懸浮液加入一定體積的乙腈和適量的羥丙基纖維素，攪拌溶解均勻；

步驟5、配制鈦酸丁酯與乙醇和乙腈的混合溶液，并將其緩慢加入到步驟4體系中，攪拌后離心洗滌、室溫干燥；

步驟6、將步驟5干燥后的樣品置于惰性氣氛中高溫?zé)崽幚恚匀焕鋮s；