含金纳米粒子的多孔玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含金纳米粒子的多孔玻璃及其制备方法，所述含金纳米粒子的多孔玻璃的制备方法，包括下述步骤：配制含金离子的溶液；配制还原剂的溶液；浸泡：将多孔玻璃交替放置于所述含金离子的溶液中和所述还原剂溶液中分别浸泡后，制备出所述含金纳米粒子的多孔玻璃。本发明专利技术还涉及了采用上述方法所制备的含金纳米粒子的多孔玻璃。本发明专利技术的制备方法采用分布有纳米级微孔的多孔玻璃，在微孔中制备出金纳米粒子，工艺简单、制备周期短；所制得的含金纳米粒子的多孔玻璃，金纳米粒子的分布均匀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及玻璃的制备领域，更具体地说，涉及一种含金纳米粒子的多孔玻璃及 其制备方法。
技术介绍
掺金属粒子得到的复合材料是一种在光学、电子、抗菌以及催化等领域有着重要 作用的功能材料。早在公元4世纪，罗马玻璃工人就懂得了在玻璃掺杂金、银等金属颗粒， 制备出具有丰富、美丽色彩的玻璃制品。如今，随着非线性光学的发展，尤其自1983年美国 科学家Jian和Lind研究了玻璃掺杂纳米颗粒后的三阶非线性性能之后，人们对玻璃中掺 金属粒子的研究开始偏重于其光学性能方面。当金属纳米粒子被掺入玻璃时，玻璃基质将 粒子彼此隔离开，形成量子点，使得电子的局域性和相干性增强，引起量子限域效应。同时， 当金属纳米粒子的尺寸远小于光场波长时，作用于粒子上的电场也明显不同于周围的介质 宏观场，其极化过程将改变局域的介电常数，从而产生介电限域效应。这些效应都会导致玻 璃的非线性光学性能的显著提高，使具有非线性光学性能的复合材料在光存储、传输和开 关等领域有着重要的应用优势，例如与电子开关器件相比，全光光子开关器件具有开关时 间短、节能以及寿命长等优点，将成为未来光电设备的重要组成部件。目前，在玻璃基质中制备均勻分布的金属纳米粒子已成为国际物理、化学界的一 个重要努力方向。常用的制备方法有熔融法、离子注入法以及溶胶凝胶法等，这些工艺相 对比较成熟。但是，这些方法也都存在着一些不足之处，例如熔融法需要将金属盐与玻璃 料混合后在高温下进行熔融，由于玻璃体系的粘度较大，金属颗粒要在玻璃基质中实现均 勻分散不是件容易的事情；离子注入法是将金属以离子形式注入到玻璃基质中，再通过热 处理得到金属纳米粒子，这种方法需要使用昂贵的离子注入设备，并且注入深度有限，金属 纳米粒子只能分布在玻璃基质表面；还有一种方法是利用溶胶凝胶法在制备玻璃的同时将 含有金属盐的溶液与玻璃溶胶混合，通过后处理能够得到含有金属纳米粒子的玻璃，金属 纳米粒子的分散也相对比较均勻，但是这种方法制备玻璃，工艺复杂、生产周期较长，且玻 璃制品的强度较低，达不到实用的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的一技术问题在于，针对现有的含有金属纳米粒子的玻璃的制备方 法，金属纳米粒子在玻璃中的分散不均勻，或者工艺复杂、生产周期较长的缺点，提供一种 含金纳米粒子的多孔玻璃的制备方法，其制备出的玻璃中的金纳米粒子分布均勻，并且工 艺简单、制备方便。本专利技术要解决的又一技术问题在于，针对现有含有金属纳米粒子的玻璃，玻璃中 的金属纳米粒子分散不均勻的缺点，提供一种含金纳米粒子的多孔玻璃，其采用上述制备 方法制作，玻璃中的金纳米粒子分布均勻。本专利技术解决其技术问题所采用的一技术方案是提供一种含金纳米粒子的多孔玻璃的制备方法，包括下述步骤配制含金离子的溶液；配制还原剂溶液；浸泡将多孔玻璃交替放置于所述含金离子的溶液中和所述还原剂溶液中分别浸 泡后，制备出所述含金纳米粒子的多孔玻璃。在本专利技术所述的含金纳米粒子的多孔玻璃的制备方法中，所述配制含金离子的溶 液的步骤为将含金离子的化合物溶解于溶剂中，配制成浓度范围在lmol/L 1 X IO-6Hiol/ L的含金离子的溶液，所述含金离子的化合物为氯金酸、氯金酸钠或氯金酸钾，所述溶剂为 水或乙醇。在本专利技术所述的含金纳米粒子的多孔玻璃的制备方法中，所述配制还原剂溶液的 步骤为将还原剂溶于溶剂中，配制成浓度范围在lmol/L 1 X 10_3mol/L的还原剂溶液，所 述还原剂为次磷酸钠、水合胼、抗坏血酸、硼氢化钾、硼氢化钠或柠檬酸钠，所述溶剂为水或乙醇。在本专利技术所述的含金纳米粒子的多孔玻璃的制备方法中，所述还原剂为水合胼、 柠檬酸钠、硼氢化钾或硼氢化钠。在本专利技术所述的含金纳米粒子的多孔玻璃的制备方法中，所述浸泡步骤为将多 孔玻璃放置于所配制的含金离子的溶液中，浸泡0. 5h以上，使含金离子的溶液充分进入到 多孔玻璃的微孔中，然后将多孔玻璃取出，用蒸馏水清洗，再放置于所配制的还原剂溶液 中，浸泡反应IOmin 20h，多孔玻璃中的金离子还原得到金单质，然后将多孔玻璃取出，用 蒸馏水清洗后干燥，制备出所述含金纳米粒子的多孔玻璃。在本专利技术所述的含金纳米粒子的多孔玻璃的制备方法中，所述浸泡步骤为将多 孔玻璃放置于所配制的还原剂溶液中，浸泡0. 5h以上，使还原剂溶液充分进入到多孔玻璃 的微孔中，然后将多孔玻璃取出，用蒸馏水清洗，再放置于所配制的含金离子的溶液中，浸 泡反应IOmin 20h，多孔玻璃中的金离子还原得到金单质，然后将多孔玻璃取出，用蒸馏 水清洗后干燥，制备出所述含金纳米粒子的多孔玻璃。在本专利技术所述的含金纳米粒子的多孔玻璃的制备方法中，所述浸泡步骤重复数次 进行。在本专利技术所述的含金纳米粒子的多孔玻璃的制备方法中，所述多孔玻璃内分布有 微孔，单个微孔的孔径大小为4 100纳米，多孔玻璃内微孔的体积占多孔玻璃总体积的 25 40% ；所述多孔玻璃的原料的主要成分，按重量份计算，包含SiO2 94 98份；B2O3 1 3 份；Al2O3 1 3 份；Na2O 0 1 份；ZrO2 0 1 份。本专利技术解决其技术问题所采用的另一技术方案是提供一种含金纳米粒子的多孔 玻璃，采用如上所述的方法制备，包括多孔玻璃及其内分布的微孔，单个微孔的孔径大小 为4 100纳米，多孔玻璃内微孔的体积占多孔玻璃总体积的25 40%，微孔内分布有金 纳米粒子。在本专利技术所述的含金纳米粒子的多孔玻璃中，所述多孔玻璃的主要成分，按重量 份计算，包含:Si02 94 98份；B2O3 1 3份；Al2O3 1 3份；Na2O 0 1份；ZrO2 0 1 份。实施本专利技术，具有如下有益效果本专利技术的含金纳米粒子的多孔玻璃的制备方法，采用分布有纳米级微孔的多孔玻璃，在微孔中制备出金纳米粒子，能够有效的限制粒子的 尺寸，并使金纳米粒子在玻璃中具有良好的分散性，其工艺简单、制备周期短、能够有效节 约生产成本；所制得的含金纳米粒子的多孔玻璃，玻璃中的金纳米粒子分布均勻，能够使玻 璃的非线性光学性能显著提高。具体实施例方式下述实施例1 8中所采用的多孔玻璃，为已成型的多孔玻璃，可以实验室制作， 也可以直接使用市售的康宁公司Vycor系列多孔玻璃，其原料的主要成分，按重量份计算， 包含Si02 94 98份；B2O3 1 3份；Al2O3 1 3份；还可以含有其它成分，如Na20 O 1份；&02 O 1份；所制得的多孔玻璃内分布有微孔，单个微孔的孔径大小为4 100纳 米，多孔玻璃内微孔的体积占多孔玻璃总体积的25 40%。实施例1 在室温环境下，将氯金酸溶解于水中，配制浓度为lmol/L的氯金酸水溶 液5mL，将抗坏血酸溶解于水，配制浓度为1 X liTmol/L的抗坏血酸水溶液10mL，并将氯金 酸水溶液冷藏存放。将多孔玻璃放到氯金酸水溶液中浸泡0. 5h，以使氯金酸水溶液充分进 入到多孔玻璃的微孔中，取出多孔玻璃，用蒸馏水冲洗3次，然后将多孔玻璃放到抗坏血酸 水溶液中浸泡反应5h，取出后用蒸馏水清洗并干燥，制备出含金纳米粒子的多孔玻璃。实施例2 在室温环境下，将氯金酸溶解于水中，配制浓度为1 X IO-1HioVL的氯金 酸水溶液5mL，将柠檬酸钠溶解于水，配制浓度为1 X l本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含金纳米粒子的多孔玻璃的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：配制含金离子的溶液；配制还原剂溶液；浸泡：将多孔玻璃交替放置于所述含金离子的溶液中和所述还原剂溶液中分别浸泡后，制备出所述含金纳米粒子的多孔玻璃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，马文波，陆树新，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]