蛋白石结构硫化银光子晶体的制备方法技术

本发明专利技术涉及功能性蛋白石结构硫化银光子晶体制备。本发明专利技术的一种蛋白石结构硫化银光子晶体的制备方法，其特征在于，通过竖直沉积法组装微球模板制得蛋白石结构的硫化银光子晶体；其中，以聚苯乙烯微球为所述微球模板，采用竖直沉积法组装成光子晶体后，在所述光子晶体表面滴加硫化银量子点溶液，固化后制得所述蛋白石结构的硫化银光子晶体；或者，以含有硫化银量子点的二氧化硅微球为所述微球模板，然后采用竖直沉积法组装成所述蛋白石结构的硫化银光子晶体。本发明专利技术制备了具有可调光子带隙的蛋白石结构硫化银光子晶体。本发明专利技术的方法操作简单、成本低廉、适合大规模制备具有光子带隙调制性能的蛋白石结构硫化银光子晶体。

【技术实现步骤摘要】
蛋白石结构硫化银光子晶体的制备方法
本专利技术涉及功能性蛋白石结构硫化银光子晶体制备。
技术介绍
光子晶体是指介电常数(折射率)不同的材料在空间周期性排列构成的。光子晶体最本质的特征是光子禁带和光子局域。光子禁带可以控制光在其中的传播，而且缺陷态的引入可以影响光子禁带的性质，是光电集成、光子集成、光通信的一种关键性基础材料。近年来，随着人们对半导体材料微观尺寸和表面修饰的调控，制备出的硫化银量子点，在近红外区存在较高的荧光强度。硫化银量子点具有以下共同的优良性质：硫化银量子点制备方法简单，原料易得，从而使生产成本大大降低；其具有良好的生物相容性和低毒性，结合其良好的发光性质可以应用在生物细胞成像；总体来说，硫化银量子点在能源相关器件、环境相关应用、生物相关领域以及复合材料相关领域。将硫化银量子点和光子晶体结合，使硫化银量子点转变成周期性结构的固态，更有利于后处理。不同的周期性结构具有不同的光子带隙。硫化银量子点作为一种光电材料，具有光子带隙后就具有了调控光的性质。将硫化银量子点和光子晶体结合制备出不同带隙的硫化银量子点光子晶体，不仅很好的继承了硫化银量子点原有的优良性质，同时通过光子晶体带隙的调控，使硫化银量子点光子晶体表现出相较于硫化银量子点更加优良的性质，如荧光性能的增强，增强光电化学过程中的电子转移效率等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种蛋白石结构硫化银光子晶体的制备方法，以满足快速、高效、大面积制备蛋白石结构硫化银光子晶体的需求。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种蛋白石结构硫化银光子晶体的制备方法，其特征在于，通过竖直沉积法组装微球模板制得蛋白石结构的硫化银光子晶体；其中，以聚苯乙烯微球为微球模板，采用竖直沉积法组装成光子晶体后，在光子晶体表面滴加硫化银量子点溶液，固化后制得蛋白石结构的硫化银光子晶体；或者，以含有硫化银量子点的二氧化硅微球为微球模板，然后采用竖直沉积法组装成蛋白石结构的硫化银光子晶体。进一步地，以聚苯乙烯微球为模板，包括如下步骤：(1)将聚苯乙烯微球模板通过竖直沉积法在恒温恒湿箱中组装成光子晶体层；(2)将光子晶体层用等离子体技术处理20-120s；(3)将硫化银量子点溶液均匀滴加到光子晶体层表面；硫化银量子溶液的体积百分比为20-80％，硫化银量子点溶液中的溶剂为乙醇或者乙酸乙酯；(4)将滴加硫化银量子点溶液后的所述光子晶体层放置在冰箱冷藏室1-6h；(5)之后将所述光子晶体层放置于50-80℃的烘箱中8-30h固化，即得。进一步地，所述聚苯乙烯微球模板的制备采取乳液聚合的方法，具体制备方法为：80-100体积份水中加入0.8-1.2质量份的甲基丙烯酸甲酯，0.8-1.2质量份的丙烯酸和17-21质量份的苯乙烯，随后加入乳化剂十二烷基苯磺酸钠0-0.004质量份和0.5-0.55质量份缓冲剂碳酸氢钠得到反应液；将所述反应液保持60-80℃下0.5-2小时，然后加入0.45-0.5质量份的过硫酸铵水溶液，连续搅拌条件下于70-90℃反应10-15h，离心分离即可得到所述聚苯乙烯微球模板。制得的聚苯乙烯微球具有核壳结构，以聚苯乙烯为核，以聚(丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯)为壳。具有软壳硬核的微球在组装过程中，更有利于紧密的排列，从而形成质量更好的光子晶体膜。否则，光子晶体膜排列的不紧密，从而影响蛋白石结构硫化银光子晶体的制备质量。此外，制得的聚苯乙烯微球的粒径为150-300nm。利用该粒径范围的聚苯乙烯微球，可以组装成可见光范围内不同带隙的光子晶体膜。微球的粒径过大或是过小，不仅难于组装，也会造成组装的光子晶体膜的带隙不合适。进一步地，以含有硫化银量子点的二氧化硅微球为模板，包括如下步骤：(1)将含有硫化银量子点的二氧化硅微球模板通过竖直沉积法在恒温恒湿箱中组装成光子晶体层；(2)将光子晶体层用等离子体技术处理20-120s；(3)之后将光子晶体层放置在冰箱冷藏室1-6h；(4)然后将光子晶体层放置于50-80℃的烘箱中8-30h固化，即得进一步地，含有硫化银量子点的二氧化硅微球模板的具体制备方法为：将含有3-10质量份的水和0.65-2质量份的氨的乙醇溶液加到反应器中，保持20-30℃并搅拌；含有正硅酸乙酯的乙醇溶液和硫化银溶液加入到上述反应器中，硫化银量子溶液的体积百分比为20-80％，硫化银量子点溶液中的溶剂为乙醇或者乙酸乙酯；同时保持在整个体系中正硅酸乙酯的浓度为0.15-0.2mol/L；搅拌2-3小时，离心洗涤得到粒径为150-300nm的含有硫化银的二氧化硅微球模板。进一步地，通过竖直沉积法组装微球模板的步骤为：将所述微球模板分散于水中制得微球模板分散液，并稀释至半透明；然后将超亲水固体基材竖直放置于所述微球模板分散液中，20-80℃下恒温，20-80％下恒湿，至所述分散液完全蒸发，所述微球模板即可在固体基材表面自组装成光子晶体膜。进一步地，超亲水固体基材是指水与固体基材表面的接触角小于10°的固体基材。进一步地，制备得到的硫化银光子晶体层厚度为2-5μm，使被激发的荧光可以透过。本专利技术的有益效果在于：本专利技术制备了具有可调光子带隙的蛋白石结构硫化银光子晶体，经由紫光激发，得到带有光泽的红光。本专利技术的方法操作简单、成本低廉、适合大规模制备具有光子带隙调制性能的蛋白石结构硫化银光子晶体。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1(1)制备聚苯乙烯微球90质量份水中加入1.2质量份的甲基丙烯酸甲酯，1质量份的丙烯酸和16.8质量份的苯乙烯，随后加入0.002质量份乳化剂十二烷基苯磺酸钠，0.50质量份缓冲剂碳酸氢钠，得到反应液；将反应液保持70℃下1小时，然后加入0.50质量份的过硫酸铵水溶液，连续搅拌条件下于80℃反应12h，即可制备得到核壳结构的150-300nm聚苯乙烯微球。(2)将聚苯乙烯微球分散于水中制得分散液，并稀释至半透明；然后将玻璃片竖直放置于上述分散液中，保持20℃恒温，60％恒湿，至分散液完全蒸发，聚苯乙烯微球在玻璃表面自组装成光子晶体层。(3)将光子晶体层用等离子体技术处理20-120s；(4)将硫化银量子点溶液(体积比纯硫化银：乙醇＝1:1)均匀的滴加到光子晶体层表面。(5)将滴加硫化银量子点溶液后的所述光子晶体层放置在冰箱冷藏室1-6h；(6)之后将光子晶体层放置于50-80℃的烘箱中8-30h固化，即得。实施例2(1)制备含有硫化银量子点的二氧化硅微球将含有10mol的水和2mol氨的乙醇溶液加到反应器中，保持25℃并搅拌；含有正硅酸乙酯的乙醇溶液和硫化银量子点溶液(体积比纯硫化银：乙醇＝1:1)立即加入到上述反应器中，同时保持在合成体系中正硅酸乙酯的浓度是0.22mol/L；混合体系搅拌2-3小时；反应后的悬浊液离心并用去离子水洗涤数次，制备得到粒径为150-300nm含硫化银量子点的二氧化硅微球。(2)将上述二氧化硅微球分散于水中制得分散液，并稀释至半透明；然后将玻璃片竖直放置于上述分散液中，保持2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蛋白石结构硫化银光子晶体的制备方法，其特征在于，通过竖直沉积法组装微球模板制得蛋白石结构的硫化银光子晶体；其中，以聚苯乙烯微球为所述微球模板，采用竖直沉积法组装成光子晶体后，在所述光子晶体表面滴加硫化银量子点溶液，固化后制得所述蛋白石结构的硫化银光子晶体；或者，以含有硫化银量子点的二氧化硅微球为所述微球模板，然后采用竖直沉积法组装成所述蛋白石结构的硫化银光子晶体。

【技术特征摘要】
1.一种蛋白石结构硫化银光子晶体的制备方法，其特征在于，通过竖直沉积法组装微球模板制得蛋白石结构的硫化银光子晶体；其中，以聚苯乙烯微球为所述微球模板，采用竖直沉积法组装成光子晶体后，在所述光子晶体表面滴加硫化银量子点溶液，固化后制得所述蛋白石结构的硫化银光子晶体；或者，以含有硫化银量子点的二氧化硅微球为所述微球模板，然后采用竖直沉积法组装成所述蛋白石结构的硫化银光子晶体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括：(1)将所述聚苯乙烯微球模板通过竖直沉积法在恒温恒湿箱中组装成光子晶体层；(2)将所述光子晶体层用等离子体技术处理20-120s；(3)将硫化银量子点溶液均匀滴加到所述光子晶体层表面；所述硫化银量子溶液的体积百分比为20-80％，所述硫化银量子点溶液中的溶剂为乙醇或者乙酸乙酯；(4)将所述滴加硫化银量子点溶液后的光子晶体层放置在冰箱冷藏室1-6h；(5)之后将所述光子晶体层放置于50-80℃的烘箱中8-30h固化，即得。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述聚苯乙烯微球模板的制备采取乳液聚合的方法，具体制备方法为：80-100体积份水中加入0.8-1.2质量份的甲基丙烯酸甲酯，0.8-1.2质量份的丙烯酸和17-21质量份的苯乙烯，随后加入乳化剂十二烷基苯磺酸钠0-0.004质量份和0.5-0.55质量份缓冲剂碳酸氢钠得到反应液；将所述反应液保持60-80℃下0.5-2小时，然后加入0.45-0.5质量份的过硫酸铵水溶液，连续搅拌条件下于70-90℃反应10-15h，离心分离即可得到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶常青，
申请(专利权)人：苏州中科纳福材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32