一种复合纳米粒子及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种复合纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：采用硅烷偶联剂对二氧化硅包覆的二氧化钛进行改性，得到改性的二氧化钛/二氧化硅复合纳米粒子；将所述改性的二氧化钛/二氧化硅复合纳米粒子、稳定剂、溶剂、引发剂和苯乙烯混合，进行聚合反应，得到复合纳米粒子。实验结果表明，采用本发明专利技术提供的制备方法制备得到的复合纳米粒子制成的光子晶体在压强为1Pa时，禁带红移6nm；在压强为4Pa时，禁带红移167nm；在压强为5Pa时，禁带红移175nm。175nm。175nm。

【技术实现步骤摘要】
一种复合纳米粒子及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光子晶体
，尤其涉及一种复合纳米粒子及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]光子晶体是由折光指数不同的材料在空间周期性排列组成的一种结构材料，由于周期排列结构中存在光子带隙并具有光子禁带，所以当液/气体、温度、离子、电场、磁场、力和光等环境因素发生变化时，光子晶体会呈现出独特的光学特性。
[0003]目前，刺激响应型光子晶体的研究通常选用聚合物作为基本材料，基于聚合物质量轻、易于成膜、结构和性能可设计性强的特点，可通过改变折光指数和晶格周期来调控光子带隙及其光子禁带，进而调控光子晶体对外部刺激的响应规律。其中，对力致影响型聚合物光子晶体的研究表明：光子晶体在外部机械力作用下可发生明显的弹性变形，其内部晶格周期也随之发生相应改变，从而导致禁带位置产生移动，某些光子晶体还可表现出响应敏感、快速、过程可逆的优势，引起了人们更加广泛的关注。但光子晶体在受力后禁带可移动范围较小，最高仅为80nm，这些性能的缺陷制约了力致影响型光子晶体的发展。因此，如何提高力致影响型光子晶体的禁带移动范围成为本领域亟待解决的难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种复合纳米粒子及其制备方法和应用。采用本申请提供的制备方法制备得到的复合纳米粒子制成的光子晶体在挤压后禁带可移动范围广。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种复合纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)采用硅烷偶联剂对二氧化硅包覆的二氧化钛进行改性，得到改性的二氧化钛/二氧化硅复合纳米粒子；
[0008](2)将所述步骤(1)得到的改性的二氧化钛/二氧化硅复合纳米粒子、稳定剂、溶剂、引发剂和苯乙烯混合，进行聚合反应，得到复合纳米粒子。
[0009]优选地，所述步骤(1)的具体操作为：将二氧化硅包覆的二氧化钛的乙醇溶液、溶剂和硅烷偶联剂混合，进行改性。
[0010]优选地，所述二氧化硅包覆的二氧化钛的乙醇溶液的质量浓度为20～30wt％。
[0011]优选地，所述硅烷偶联剂和二氧化硅包覆的二氧化钛的乙醇溶液的质量比为(0.031～0.035)：(0.4～0.6)
。
[0012]优选地，所述步骤(1)中改性的温度为50～60℃，所述改性的时间为30～32h。
[0013]优选地，所述步骤(2)中稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮。
[0014]优选地，所述步骤(2)中聚合反应的温度为70～75℃，所述聚合反应的时间为25～35h。
[0015]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的复合纳米粒子。
[0016]本专利技术还提供了复合纳米粒子在光子晶体中的应用。
[0017]优选地，所述光子晶体采用垂直沉积法制备得到。
[0018]本专利技术提供了一种复合纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：采用硅烷偶联剂对二氧化硅包覆的二氧化钛进行改性，得到改性的二氧化钛/二氧化硅复合纳米粒子；将所述改性的二氧化钛/二氧化硅复合纳米粒子、稳定剂、溶剂、引发剂和苯乙烯混合，进行聚合反应，得到复合纳米粒子。本专利技术中采用二氧化硅包覆的二氧化钛作为核，其中，TiO2反射率大，有良好的分散性和耐候性；SiO2的化学性质非常稳定，光的透射率较大，强度和硬度均较大，能够提高核的硬度，并且，其表面具有较多的硅羟基，有利于硅烷偶联剂进行改性，进而实现聚合物的包覆；将聚苯乙烯作为壳层材料，软壳硬核的结构能够增加复合纳米粒子的弹性和形变性能，使得复合纳米粒子具有对外界机械力相应的能力，从而提高了采用此复合纳米粒子制备得到的光子晶体的禁带移动范围；壳层材料聚苯乙烯中的苯环可以提高光的折射率，从而提高光子晶体的压力敏感性。实验结果表明，采用本专利技术提供的制备方法制备得到的复合纳米粒子制成的光子晶体在压强为1Pa时，禁带红移6nm；在压强为4Pa时，禁带红移167nm；在压强为5Pa时，禁带红移175nm。
附图说明
[0019]图1为实施例1中的TiO2NPs、TiO2/SiO2NPs、改性的TiO2/SiO2NPs和TiO2/SiO2/PSNPs的红外光谱图；
[0020]图2为应用例1制备得到的光子晶体的SEM图；
[0021]图3为应用例1制备得到的光子晶体应力挤压后的SEM图；
[0022]图4为应用例1制备得到的光子晶体挤压前后的UV
‑
Vis反射光谱；
[0023]图5为应用例2制备得到的光子晶体挤压前后的UV
‑
Vis反射光谱；
[0024]图6为应用例3制备得到的光子晶体挤压前后的UV
‑
Vis反射光谱。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种复合纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：
[0026](1)采用硅烷偶联剂对二氧化硅包覆的二氧化钛进行改性，得到改性的二氧化钛/二氧化硅复合纳米粒子；
[0027](2)将所述步骤(1)得到的改性的二氧化钛/二氧化硅复合纳米粒子、稳定剂、溶剂、引发剂和苯乙烯混合，进行聚合反应，得到复合纳米粒子。
[0028]本专利技术采用硅烷偶联剂对二氧化硅包覆的二氧化钛进行改性，得到改性的二氧化钛/二氧化硅复合纳米粒子。
[0029]在本专利技术中，所述二氧化硅包覆的二氧化钛的制备方法优选包括如下步骤：
[0030]1)将二氧化钛、水、有机溶剂和pH调节剂混合，得到混合溶液；
[0031]2)将所述步骤1)得到的混合溶液与含硅源的有机溶剂混合，进行水解缩聚，得到二氧化硅包覆的二氧化钛。
[0032]本专利技术提供的二氧化硅包覆的二氧化钛的制备方法制备得到的产物粒径均匀，且产物粒径可控。
[0033]本专利技术对制备二氧化硅包覆的二氧化钛所用原料的来源没有特殊的限定，采用本
领域技术人员熟知的市售产品或者熟知的配制方法配制即可。
[0034]本专利技术优选将二氧化钛、水、有机溶剂和pH调节剂混合，得到混合溶液。
[0035]在本专利技术中，所述二氧化钛的粒径优选为80～100nm。在本专利技术中，水参与硅源的水解缩聚。
[0036]在本专利技术中，有机溶剂优选为乙醇。
[0037]在本专利技术中，所述pH调节剂优选为氨水。本专利技术对所述氨水的浓度和用量没有限定，将混合溶液的pH值调至7.5～8.5即可。
[0038]在本专利技术中，所述二氧化钛、水和有机溶剂的质量比优选为1：(1～3)：(4～5)，更优选为1：2：(4.5～5)。本专利技术通过控制二氧化钛、水和有机溶剂的质量比能够进一步提高水解缩聚的程度。
[0039]在本专利技术中，所述二氧化钛、水、有机溶剂和pH调节剂的混合优选在超声条件下进行。本专利技术对所述超声的操作没有特殊的限定，只要保证各原料混合均匀即可。
[0040]得到混合溶液后，本专利技术优选将所述混合溶液与含硅源的有机溶剂混合，进行水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：(1)采用硅烷偶联剂对二氧化硅包覆的二氧化钛进行改性，得到改性的二氧化钛/二氧化硅复合纳米粒子；(2)将所述步骤(1)得到的改性的二氧化钛/二氧化硅复合纳米粒子、稳定剂、溶剂、引发剂和苯乙烯混合，进行聚合反应，得到复合纳米粒子。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体操作为：将二氧化硅包覆的二氧化钛的乙醇溶液、溶剂和硅烷偶联剂混合，进行改性。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅包覆的二氧化钛的乙醇溶液的质量浓度为20～30wt％。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂和二氧化硅包覆的二氧化钛的乙醇溶液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超宇，
申请(专利权)人：牡丹江师范学院，
类型：发明
国别省市：