提高纳米颗粒负载牢度的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高纳米颗粒负载牢度的方法，通过将纳米颗粒附着在基底材料表面，得到复合基底材料，再利用原子层沉积在复合基底材料表面的纳米颗粒孔隙中填充金属氧化物，使纳米颗粒孔隙中附着一层金属氧化物纳米薄膜，得到改性基底材料，通过控制原子层沉积的循环次数以精准调控金属氧化物纳米薄膜的厚度，使金属氧化物纳米薄膜的厚度在纳米颗粒高度的1～1.5倍之间，从而使纳米颗粒包裹在金属氧化物纳米薄膜中，增加纳米颗粒与基底材料的水洗牢度。本发明专利技术能在不影响基底材料的原有性能如柔韧性、透气性、光学性能的基础上，增强纳米颗粒与基底材料的牢度，可广泛应用于电子、材料、纺织等技术领域。纺织等技术领域。纺织等技术领域。

【技术实现步骤摘要】
提高纳米颗粒负载牢度的方法


[0001]本专利技术涉及复合纳米材料制备
，尤其涉及一种提高纳米颗粒负载牢度的方法。

技术介绍

[0002]纳米材料是指尺寸处于1
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100nm的材料，由于其拥有独特的光电磁特性，因此在电子、材料、医药、生物、机械、纺织、印染等各个领域得到广泛的研究和应用。在纺织品领域，通过二氧化钛、氧化锌、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、纳米银、纳米金等纳米材料对纺织品进行改性处理，可以赋予纺织品优异的抗菌、抗紫外、自清洁、抗黄变、导电、抗电磁辐射等性能，例如在碳纤维表面涂覆一层碳化硅，以解决碳纤维与金属界面间的化学问题。然而，通过表面涂覆对纤维进行改性的过程中，会存在纳米颗粒与基底材料间的牢度差的问题。目前有利用粘结剂等物质进行处理，以提高纳米颗粒与纤维的牢度，但经过粘结剂处理后，纤维原有的性能，如透气性、柔韧性和光学性能等也会受到影响。
[0003]现有技术中，公开号为CN 107724062 A的专利中公开了一种氧化锌纳米棒功能化棉纤维及其制备方法，通过将氧化锌纳米棒包覆在牛血清白蛋白中间，大大提高了氧化锌纳米棒的附着能力。虽然该方法通过引入牛血清白蛋白来增加氧化锌纳米棒在纤维表面的附着能力，但改性后的棉纤维与氧化锌之间结合力依然较弱，仅能用于改善棉纤维的抗菌、抗紫外等性能。
[0004]有鉴于此，有必要设计一种提高纳米颗粒负载牢度的方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种利用原子层沉积在基底材料的纳米颗粒孔隙中填充一层金属氧化物纳米薄膜，从而在不影响基底材料的原有性能的基础上，对纳米颗粒起到固载作用的提高纳米颗粒负载牢度的方法。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种提高纳米颗粒负载牢度的方法，将纳米颗粒附着在基底材料表面，得到复合基底材料；再将所述复合基底材料转移至ALD反应室中，利用原子层沉积在所述复合基底材料表面的纳米颗粒孔隙中填充金属氧化物，使所述纳米颗粒孔隙中附着一层金属氧化物纳米薄膜，得到改性基底材料。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，通过控制所述原子层沉积的循环次数以精准调控所述金属氧化物纳米薄膜的厚度。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述金属氧化物纳米薄膜的厚度为a，所述纳米颗粒的高度为b，通过控制所述原子层沉积的循环次数，使b<a≤1.5b。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述ALD反应室温度为130℃～170℃，氧源为去离子水，载气为高纯氮，流量为40～60sccm。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，钛源脉冲为0.1
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10s，渗透时间为5
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20s；高纯氮清洗时间为5
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40s，氧源脉冲时间为0.05
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5s，渗透时间为5
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20s；最后的高纯氮清洗时间为5
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40s。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述纳米颗粒包括碳化锆、氧化锌、石墨烯、氧化石墨烯、纳米银、纳米金中的一种。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，将所述纳米颗粒附着在所述基底材料表面之前，对所述基底材料进行预处理操作，所述预处理操作为：将预定规格的基底材料置于预定量的洗涤剂溶液中，洗涤2～4次，再用去离子水冲洗掉残留在所述基底材料表面的洗涤剂，烘干备用。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，将所述纳米颗粒附着在所述基底材料表面的方法为浸涂法、磁控溅射法、滤膜法中的一种。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述基底材料为棉布、纤维、涤纶中的一种，
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述金属氧化物为二氧化钛、氧化锌、氧化铝中的一种。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]1、本专利技术利用原子层沉积技术在纳米颗粒的孔隙中填充一层金属氧化物纳米薄膜，通过调控原子层的循环次数以控制金属氧化物纳米薄膜的厚度，使金属氧化物纳米薄膜的厚度在纳米颗粒高度的1～1.5倍之间，从而使纳米颗粒包裹在金属氧化物纳米薄膜中，增加纳米颗粒与基底材料的水洗牢度。
[0018]2、本专利技术能在不影响基底材料的原有性能如柔韧性、透气性、光学性能的基础上，增强纳米颗粒与基底材料的牢度，可广泛应用于电子、材料、纺织等

附图说明
[0019]图1为实施例1～2和对比例1～6制备的改性棉织物的水洗牢度检测结果。
[0020]图2为实施例1和对比例1、4制备的改性棉织物的透气率检测结果。
[0021]图3为实施例1和对比例1、4制备的改性棉织物的光吸收性能检测结果。
[0022]图4为实施例1制备的改性棉织物的电镜检测结果示意图。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。
[0024]在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。
[0025]另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0026]本专利技术提供了一种提高纳米颗粒负载牢度的方法，将纳米颗粒附着在经过预处理的基底材料表面，得到复合基底材料；再将复合基底材料转移至ALD反应室中，利用原子层沉积在复合基底材料表面的纳米颗粒孔隙中填充金属氧化物，使纳米颗粒孔隙中附着一层金属氧化物纳米薄膜，通过控制原子层沉积的循环次数以精准调控金属氧化物纳米薄膜的
厚度。
[0027]具体的，在将所述纳米颗粒附着在所述基底材料表面之前，可以对所述基底材料进行预处理操作，所述预处理操作为：将预定规格的基底材料置于预定量的洗涤剂溶液中，洗涤2～4次以去除表面杂质，再用去离子水冲洗掉残留在基底材料表面的洗涤剂，烘干备用。
[0028]具体的，金属氧化物纳米薄膜的厚度为a，纳米颗粒的高度为b，通过控制原子层沉积的循环次数，使b<a≤1.5b。
[0029]具体的，ALD反应室温度为130℃～170℃，氧源为去离子水，载气为高纯氮，流量为40～60sccm；钛源脉冲为0.1
‑
10s，渗透时间为5
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20s；高纯氮清洗时间为5
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40s，氧源脉冲时间为0.05
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5s，渗透时间为5
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20s；最后的高纯氮清洗时间为5
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40s；以冲掉反应副产物和残留的反应源。
[0030]具体的，纳米颗粒包括碳化锆、氧化锌、石墨烯、氧化石墨烯、纳米银、纳米金中的一种。
[0031]具体的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高纳米颗粒负载牢度的方法，其特征在于：将纳米颗粒附着在基底材料表面，得到复合基底材料；再将所述复合基底材料转移至ALD反应室中，利用原子层沉积在所述复合基底材料表面的纳米颗粒孔隙中填充金属氧化物，使所述纳米颗粒孔隙中附着一层金属氧化物纳米薄膜，得到改性基底材料。2.根据权利要求1所述的提高纳米颗粒负载牢度的方法，其特征在于：通过控制所述原子层沉积的循环次数以精准调控所述金属氧化物纳米薄膜的厚度。3.根据权利要求2所述的提高纳米颗粒负载牢度的方法，其特征在于：所述金属氧化物纳米薄膜的厚度为a，所述纳米颗粒的高度为b，通过控制所述原子层沉积的循环次数，使b<a≤1.5b。4.根据权利要求1所述的提高纳米颗粒负载牢度的方法，其特征在于：所述ALD反应室温度为130℃～170℃，氧源为去离子水，载气为高纯氮，流量为40～60sccm。5.根据权利要求4所述的提高纳米颗粒负载牢度的方法，其特征在于：钛源脉冲为0.1
‑
10s，渗透时间为5
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20s；高纯氮清洗时间为5
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【专利技术属性】
技术研发人员：肖杏芳，陈贝，张骞，任李培，徐卫林，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：