窄带吸收银/二氧化钛薄膜全息材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术窄带吸收银/二氧化钛薄膜全息材料及制备方法和应用，避光条件下，将二氧化钛薄膜浸渍于单宁酸溶液中，得到附着有单宁酸的二氧化钛薄膜；避光条件下，将附着有单宁酸的二氧化钛薄膜浸没在硝酸银溶液中，在30℃的水浴中浸泡10min，得到银/二氧化钛薄膜；可见激光照射下，将处理后的银/二氧化钛薄膜浸渍于硝酸银溶液中，得到激光与单宁酸共同作用的银/二氧化钛薄膜，即为所述银/二氧化钛薄膜全息材料。本发明专利技术提供的全息材料为银/二氧化钛薄膜材料，在可见激光和单宁酸的共同作用下可以快速地获得高效的窄带的银纳米粒子等离子体吸收，用来实现短波光的快速、高效的全息光存储。通过偏振通道分割彩色信息，实现彩色全息图像重现。

Narrow band absorption silver / titanium dioxide film holographic materials and preparation methods and Applications

The invention of holographic material and narrow absorption of Ag / TiO2 thin film prepared method and application, avoid light conditions, the TiO2 films immersed in tannic acid solution, obtained with TiO2 thin film of tannic acid attachment; avoid light conditions, attaching TiO2 thin film with tannic acid immersion in silver nitrate solution, at 30 DEG C in water bath for 10min, get the Ag / TiO2 thin film; visible laser irradiation, the Ag / TiO2 films impregnated with silver nitrate solution, the interaction of laser with tannic acid by Ag / TiO2 thin films, namely the Ag / TiO2 thin film holographic material. The holographic material provided by this invention is silver / titanium dioxide thin film material. Under the combined action of visible laser and tannic acid, it can quickly get high efficient narrow band silver nanoparticles plasma absorption, and is used to achieve fast and efficient holographic optical storage of short wave light. The color information is segmented by polarization channel to realize the reproduction of color holographic image.

【技术实现步骤摘要】
窄带吸收银/二氧化钛薄膜全息材料及制备方法和应用
本专利技术窄带吸收银/二氧化钛薄膜全息材料及制备方法和应用，属于光学信息存储材料制备领域。
技术介绍
能源的高效利用是目前解决的关键问题。作为一种重要的能源，光能的转化已经在光催化，太阳能电池，生物技术和数据存储领域引起了广泛的关注。近年来，大容量的光存储已经成为信息技术的重要需求，可通过全息技术来实现。提高全息存储的速率和效率一直是应用中的热点问题，可以通过优化记录介质的吸收性能来实现。贵金属纳米粒子由于它们的局域表面等离子体共振特性而被用作高效的光电转换介质。光生电子在由贵金属纳米粒子和半导体构成的纳米复合体系中转移，可被用于高性能的纳米器件。在TiO2纳米多孔薄膜中沉积Ag纳米粒子具有优异的热稳定性和颜色调节能力。Ag/TiO2纳米复合薄膜具有与照射光呈现相同的颜色能力，其光致变色行为是与Ag纳米粒子的尺寸和形状相关。在单色光照射下Ag纳米粒子的多样性阻碍了单色光的溶解。虽然紫外还原法、介孔模板法和溶胶-凝胶法得到了广泛的应用，但尺寸均一的贵金属纳米颗粒仍然很难得到，而尺寸均一的贵金属纳米粒子对等离子体在光能量转换中的应用至关重要。综上，亟需提供一种新方法来改善等离子体纳米粒子较低的单色光灵敏度，以获得高效的全息存储和信息再现，发挥其在光信息处理中的重要作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供窄带吸收银/二氧化钛薄膜全息材料及制备方法和应用，本专利技术提供的全息材料为银/二氧化钛薄膜全息材料，在可见激光和单宁酸的共同作用下可以快速地获得高效的窄带的银纳米粒子等离子体吸收，用来实现单色光波的快速、高效的全息光存储，通过偏振通道分割彩色信息，实现彩色全息图像重现。本专利技术所提供的窄带吸收银/二氧化钛薄膜全息材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一、避光条件下，将二氧化钛薄膜浸渍于单宁酸溶液中，得到附着有单宁酸的二氧化钛薄膜；步骤二、避光条件下，将步骤一中得到的附着有单宁酸的二氧化钛薄膜浸没在硝酸银溶液中，在30℃的水浴中浸泡10min，得到银/二氧化钛薄膜；步骤三、可见激光照射下，将步骤二处理后的银/二氧化钛薄膜浸渍于硝酸银溶液中，得到激光与单宁酸共同作用的银/二氧化钛薄膜，即为所述银/二氧化钛薄膜全息材料。上述的制备方法中，步骤一中，所述单宁酸溶液中，单宁酸的摩尔浓度可为0.002mol/L～0.004mol/L；所述单宁酸溶液呈墨绿色状；需要避光保存所述单宁酸溶液。上述的制备方法中，步骤一中，所述浸渍的条件如下：温度为20℃～28℃；时间为1h～5h；所述浸渍结束后，采用空气吹干所述二氧化钛薄膜；经步骤一得到附着单宁酸的浅黄色的二氧化钛薄膜。上述的制备方法中，步骤二中，所述硝酸银溶液的溶剂为水与乙醇的混合液；所述乙醇与所述水的体积比为1：(1～100)，具体为1：1；所述硝酸银溶液中，硝酸银的摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L，具体为0.1mol/L。上述的制备方法中，步骤三中，所述可见激光照射的条件如下：激光波长为400nm～700nm，具体为405nm；功率为10mw～50mw，具体为30mw；时间为1min～30min，具体为1min，3min，5min，7min，10min和15min；所述可见激光照射结束后，直接用镊子将所述银/二氧化钛薄膜全息材料取出，利用纯净水对其进行漂洗，采用空气吹干后，双层包裹置于黑暗条件下，避光保存，备用；双层包裹的内层用擦镜纸包裹，外层用锡纸包裹。上述的制备方法中，采用提拉浸渍法制备所述二氧化钛薄膜；所述提拉浸渍法的条件如下：采用的混合溶液由二氧化钛溶液、造孔剂溶液与乙醇混合得到；所述二氧化钛溶液由TiO2溶胶分散于水中经搅拌均匀得到，如TiO2溶胶10mL原液与20mL纯净水混合；所述造孔剂溶液采用P123(PEO20-PPO70-PEO20)嵌段共聚物的水溶液，如将1.6gP123高分子凝固态溶于15mL水中，长时间(约2h～3h)磁力搅拌至均匀溶解，至此得到造孔剂溶液；所述二氧化钛溶液与所述造孔剂溶液的总体积与乙醇的体积比为3：2；提膜速度为2cm/s～5cm/s，具体为2cm/s；停留时间为5s～10s，具体为8s；二氧化钛薄膜提出后依次进行红外灯照射和烘烤，如进行红外灯照射2min～3min，然后置于120℃的烘箱中烘5min，重复3次所述提拉膜，红外灯照射及烘箱烘烤的步骤。上述的制备方法中，所述提拉浸渍法后，还包括对所述二氧化钛薄膜进行退火的步骤；所述退火的温度为450℃～500℃；经所述退火处理后将所述二氧化钛薄膜取出置于室内冷却至室温，最终得到稳定无色透明、疏松多孔的二氧化钛薄膜。上述方法制备得到的银/二氧化钛薄膜全息材料也属于本专利技术的保护范围。上述方法制备得到的银/二氧化钛薄膜全息材料进行吸收光谱测试与全息存储测试应用，(a)采用紫外-可见吸收光谱仪测试所述银/二氧化钛薄膜全息材料；(b)采用银/二氧化钛薄膜全息材料为存储介质，进行蓝光的全息存储。上述方法制备得到的银/二氧化钛薄膜全息材料进行彩色全息再现应用，(a)通过偏振通道分割彩色信息，得到两幅以上全息图，且每幅全息图的颜色一致；(b)将步骤(a)中各幅全息图在所制备的银/二氧化钛薄膜全息材料的同一点通过使用正交圆偏振装置顺序记录，通过引进具有不同颜色和圆偏振态的读出光来实现复合全息图的彩色再现。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：本专利技术基于可见激光和单宁酸的共同作用，制备出银/二氧化钛薄膜全息材料，与现有方法制备的银/二氧化钛薄膜吸收光谱图相比，本专利技术方法所制备的银/二氧化钛薄膜全息材料具有更强的窄带吸收，可以快速地获得高效的窄带的银纳米粒子等离子体吸收，与现有方法制备的银/二氧化钛薄膜的蓝光全息存储的光栅生长动力学曲线图相比，本专利技术方法所制备的银/二氧化钛薄膜全息材料适用于蓝光的快速、高效的全息存储。通过偏振通道分割彩色信息，得到两幅以上全息图，且每幅全息图的颜色一致；再将各幅全息图在本专利技术提供的方法制备的银/二氧化钛薄膜全息材料的同一点通过使用正交圆偏振装置顺序记录，通过引进具有不同颜色和圆偏振态的读出光来实现复合全息图的彩色再现。附图说明下面结合附图说明和具体实施方式对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术制备银/二氧化钛薄膜全息材料的制备流程图。图2对照实验基于单宁酸溶液单独作用还原的银/二氧化钛薄膜的吸收光谱图。图3对照实验基于激光单独作用还原的银/二氧化钛薄膜的吸收光谱图。图4为本专利技术所制备的银/二氧化钛薄膜全息材料吸收光谱图。图5为专利技术所制备的银/二氧化钛薄膜全息材料和对照实验的吸收光谱对比图。图6为本专利技术所制备的银/二氧化钛薄膜全息材料和对照实验的全息动力学曲线。图7为本专利技术所制备银/二氧化钛薄膜全息材料进行彩色全息的装置示意图和彩色全息再现图(分别为图7(a)、图7(b)及图7(c))。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。按照图1所示的流程图制备银/二氧化钛薄膜全息材料。步骤一、制备二氧化钛薄膜取TiO2溶胶10mL原液与20mL纯净水放入烧杯中，磁力搅拌至混合均匀，配制出二氧化钛溶液。取P123(PEO20-本文档来自技高网...

【技术保护点】
窄带吸收银/二氧化钛薄膜全息材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、避光条件下，将二氧化钛薄膜浸渍于单宁酸溶液中，得到附着有单宁酸的二氧化钛薄膜；步骤二、避光条件下，将步骤一中得到的附着有单宁酸的二氧化钛薄膜浸没在硝酸银溶液中，在30℃的水浴中浸泡10min，得到银/二氧化钛薄膜；步骤三、可见激光照射下，将经步骤二处理后的银/二氧化钛薄膜浸渍于硝酸银溶液中，得到激光与单宁酸共同作用的银/二氧化钛薄膜，即为所述银/二氧化钛薄膜全息材料。

【技术特征摘要】
1.窄带吸收银/二氧化钛薄膜全息材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、避光条件下，将二氧化钛薄膜浸渍于单宁酸溶液中，得到附着有单宁酸的二氧化钛薄膜；步骤二、避光条件下，将步骤一中得到的附着有单宁酸的二氧化钛薄膜浸没在硝酸银溶液中，在30℃的水浴中浸泡10min，得到银/二氧化钛薄膜；步骤三、可见激光照射下，将经步骤二处理后的银/二氧化钛薄膜浸渍于硝酸银溶液中，得到激光与单宁酸共同作用的银/二氧化钛薄膜，即为所述银/二氧化钛薄膜全息材料。2.根据权利要求1所述的窄带吸收银/二氧化钛薄膜全息材料制备方法，其特征在于：步骤一中，所述单宁酸溶液中，单宁酸的摩尔浓度为0.002mol/L～0.004mol/L。3.根据权利要求1所述的窄带吸收银/二氧化钛薄膜全息材料制备方法,其特征在于：步骤一中，所述浸渍的条件如下：温度为20℃～28℃；时间为1h～5h；所述浸渍结束后，采用空气吹干所述附着有单宁酸的二氧化钛薄膜。4.根据权利要求1-3中任一项所述的窄带吸收银/二氧化钛薄膜全息材料制备方法,其特征在于：步骤二中，所述硝酸银溶液的溶剂为水与乙醇的混合液；所述乙醇与所述水的体积比为1：(1～100)；所述硝酸银溶液中，硝酸银的摩尔浓度为0.1mol/L～0.5mol/L。5.根据权利要求4所述的窄带吸收银/二氧化钛薄膜全息材料制备方法,其特征在于：步骤三中，所述可见激光照射的条件如下：激光波长为400nm～700nm，功率为10mw～50mw；时间为1min～30min；所述可见...

【专利技术属性】
技术研发人员：付申成，王欣浓，张昕彤，刘益春，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22