反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反蛋白石结构硫化银光子晶体制备。一种反蛋白石结构硫化银光子晶体的制备方法，所述制备方法为以含有硫化银量子点的聚苯乙烯微球为原料采用竖直沉积法组装光子晶体模板，然后采用牺牲模板法制备反蛋白石结构的硫化银光子晶体。本发明专利技术以蛋白石结构光子晶体为模板，通过牺牲模板法制备不同带隙的反蛋白石结构硫化银光子晶体。用紫光激发硫化银光子晶体，会发出不同光泽的红色荧光。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反蛋白石结构硫化银光子晶体。

Preparation of silver sulfide photonic crystal with inverse opal structure

The invention relates to the preparation of functional inverse opal structure silver sulfide photonic crystal. A preparation method of inverse opal photonic crystal of silver sulfide, the preparation method for polystyrene microspheres containing silver sulfide quantum dots assembled photonic crystal templates prepared by vertical deposition method, and then the sacrificial template preparation of silver sulfide sub inverse opal crystal. In this invention, opal structure photonic crystal is used as a template to prepare anti opal structure silver sulphide photonic crystals with different band gaps by sacrificing the template method. Using purple light to excite silver sulfide photonic crystals, the red fluorescence of different gloss will be emitted. The method of the invention is simple in operation and low in cost, and is suitable for large-scale preparation of inverse opal structure silver photonic crystal with photonic band gap modulation.

【技术实现步骤摘要】
反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反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反蛋白石结构硫化银光子晶体的制备方法，以快速、高效、大面积地合成反蛋白石结构硫化银光子晶体。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种反蛋白石结构硫化银光子晶体的制备方法，所述制备方法为以含有硫化银量子点的聚苯乙烯微球为原料采用竖直沉积法组装光子晶体模板，然后采用牺牲模板法制备反蛋白石结构的硫化银光子晶体；具体步骤为：(1)将聚苯乙烯微球通过竖直沉积法在恒温恒湿箱中组装成光子晶体模板；(2)将所述光子晶体模板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模板表面；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)将滴加硫化银量子点溶液后的光子晶体模板放置在冰箱冷藏室1-6h；(5)之后放置于50-80℃的烘箱中8-30h；(6)用四氢呋喃浸泡溶解所述光子晶体模板，得到不同带隙的反蛋白石结构的硫化银光子晶体层。进一步地，所述聚苯乙烯微球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。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，从而影响反蛋白石结构硫化银光子晶体的制备质量。制得聚苯乙烯微球的粒径范围为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，从而制备不同带隙的反蛋白石结构硫化银光子晶体。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，步骤(1)中，将聚苯乙烯微球分散于水中制得聚苯乙烯微球乳液，并稀释至半透明；然后将超亲水固体基材竖直放置于所述聚苯乙烯微球乳液中，20-80℃下恒温，20-80％湿度下恒湿，至所述乳液完全蒸发，所述聚苯乙烯微球即可在固体基材表面自组装成光子晶体模板。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。固体基材选自普通玻璃、石英片或者硅片。利用超亲水固体基材，有利于聚苯乙烯微球在其表面组装成高质量的光子晶体膜。从而有利于反蛋白石结构硫化银光子晶体的制备。进一步地，制备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：本专利技术以蛋白石结构光子晶体为模板，通过牺牲模板法制备不同带隙的反蛋白石结构硫化银光子晶体。用紫光激发硫化银光子晶体，会发出不同光泽的红色荧光。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反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11.核壳结构聚苯乙烯微球的制备90质量份水中加入1.2质量份的甲基丙烯酸甲酯，0.8质量份的丙烯酸和17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，和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，即可制备得到具有核壳结构的粒径为150-300nm聚苯乙烯微球。2.光子晶体模板的制备将上述制得的聚苯乙烯微球乳液倒入小烧杯中，将超亲水固体基材竖直放置于装有一定浓度的聚苯乙烯乳液的小烧杯中，放置于在恒温恒湿箱中(温度：20℃、湿度：60％)，待乳液完全蒸发干变成带隙在400-800nm左右的光子晶体模板。3.反蛋白石结构硫化银光子晶体的制备(1)将带隙在400-800nm的光子晶体模板用plasma处理60s；(2)将硫化银溶液(体积比纯硫化银：乙醇＝1:1)均匀的滴加到光子晶体模板表面；(3)放置在冰箱冷藏室3h；(4)放置于80℃的烘箱中24h；(5)用四氢呋喃浸泡溶解光子晶体模板，得到不同带隙(400-800nm)的反蛋白石结构的硫化银光子晶体，经紫光激发可发出不同色泽的红色荧光。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本专利技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。因此，本专利技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反蛋白石结构硫化银光子晶体的制备方法，其特征在于，包括：(1)将聚苯乙烯微球通过竖直沉积法在恒温恒湿箱中组装成光子晶体模板；(2)将所述光子晶体模板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模板表面；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)将滴加硫化银量子点溶液后的光子晶体模板放置在冰箱冷藏室1‑6h；(5)之后放置于50‑80℃的烘箱中8‑30h；(6)用四氢呋喃浸泡溶解所述光子晶体模板，得到不同带隙的反蛋白石结构的硫化银光子晶体层。

【技术特征摘要】
1.一种反蛋白石结构硫化银光子晶体的制备方法，其特征在于，包括：(1)将聚苯乙烯微球通过竖直沉积法在恒温恒湿箱中组装成光子晶体模板；(2)将所述光子晶体模板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模板表面；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)将滴加硫化银量子点溶液后的光子晶体模板放置在冰箱冷藏室1-6h；(5)之后放置于50-80℃的烘箱中8-30h；(6)用四氢呋喃浸泡溶解所述光子晶体模板，得到不同带隙的反蛋白石结构的硫化银光子晶体层。2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述聚苯乙烯微球的制备采取乳液聚合的方法，包括：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...

【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