一種原位碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于光子晶體制備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種原位碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的制備方法，采用微乳液法制備直徑在350-770nm的聚甲基丙烯酸甲酯膠體球，自組裝該膠體球得到密排面心立方的聚甲基丙烯酸甲酯模版，取6g醋酸鋯和6g甲醇放入玻璃瓶混合攪拌5-10min得到前驅(qū)物混合液，將其滲入聚甲基丙烯酸甲酯模版的間隙，使其固化，室溫下干燥24-36h，隨后，放入石英管式爐中，還原性氣氛下450-750℃焙燒2h，控制升溫速率為2-4℃/min，氮氣流入量為0.6L/min，將該模版上的前驅(qū)物轉(zhuǎn)換成固相的原位碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑；該色劑具有高飽和度，呈現(xiàn)絢麗的結(jié)構(gòu)色，無毒、永不退色，是一種環(huán)境友好材料。
【專利說明】一種原位碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光子晶體制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種原位碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]顏色就是人腦對光線的一種反應(yīng)，當(dāng)光線射到我們的眼睛里，從而引起我們視網(wǎng)膜上感光細(xì)胞的化學(xué)變化，產(chǎn)生電信號，再通過神經(jīng)系統(tǒng)傳輸?shù)酱竽X，由大腦翻譯產(chǎn)生出結(jié)果。一般我們看到的顏色主要有兩大來源:色素生色和結(jié)構(gòu)生色。色素色是色素分子通過選擇性吸收、反射和透射特定頻率的光線從而展現(xiàn)不同的顏色。色素和染料的生產(chǎn)通常會消耗大量能量而且引起環(huán)境污染，許多色素和染料都有毒、不可降解而且容易褪色。
[0003]結(jié)構(gòu)色的產(chǎn)生是由于超結(jié)構(gòu)(即光子晶體)中光子禁帶的存在，當(dāng)帶隙的范圍落在可見光范圍內(nèi)，特定頻率的可見光將不能透過該晶體。這些不能傳播的光將被超結(jié)構(gòu)反射，在具有周期性結(jié)構(gòu)的超結(jié)構(gòu)表面形成相干衍射。這些很窄波段的光被眼睛所感知，就產(chǎn)生絢麗的結(jié)構(gòu)色。
[0004]擁有結(jié)構(gòu)色的超結(jié)構(gòu)種類主要有蛋白石結(jié)構(gòu)和反蛋白石結(jié)構(gòu)。蛋白石結(jié)構(gòu)的制備方法主要有電子微加工法、激光全息法和膠體自組裝法等。物理制備方法一般較為復(fù)雜、費時、成本高，又需要多個步驟才能完成 。相比之下，膠體自組裝法是一種簡單、快速和廉價的化學(xué)制備方法。然而，采用傳統(tǒng)的膠體自組裝法不可避免的會引入一些隨機(jī)的缺陷，比如粒子的缺失、取向的不可控制和位錯等，這些缺陷降低了超結(jié)構(gòu)禁帶的反射率，散射了其禁帶以外的波長的光。因此，人工合成的超結(jié)構(gòu)色劑通常呈色微弱，在特定的角度反射出彩虹色，顏色不夠絢麗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種原位碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的制備方法，可提高超結(jié)構(gòu)色劑的飽和度，使其呈色明亮，產(chǎn)生絢麗的結(jié)構(gòu)色。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種原位碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的制備方法，包括如下步驟:
[0008]I)采用微乳液法制備直徑為350-770nm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膠體球，自組裝該膠體球得到密排面心立方的PMMA模版。
[0009]2)將6g醋酸鋯和6g甲醇放入玻璃瓶，混合攪拌5-10min得到前驅(qū)物混合液?’另取3g所得PMMA模版放入布氏漏斗的濾紙上，將所述前驅(qū)物混合液從上而下逐滴滴入PMMA模版中，除去過量的前驅(qū)物混合液；
[0010]3)將過濾后的含有前驅(qū)物的PMMA模版在室溫下干燥24_36h，放入剛玉坩堝，隨后放入石英管式爐中，還原性氣氛下450-750°C焙燒2h，控制升溫速率為2-4°C /min，氮氣流入量為0.6L/min，將模版上的前驅(qū)物轉(zhuǎn)換成固相的碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0012]I)本發(fā)明選用在可見光范圍內(nèi)不吸收光的氧化鋯作為目標(biāo)材料，通過原位合成碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的方法來提高顏色的飽和度，使其呈色明亮，獲得絢麗的超結(jié)構(gòu)色劑。
[0013]2)本發(fā)明采用原位反應(yīng)合成的碳第二相顆粒細(xì)小、分布均勻、兩相界面干凈且相容性好。原位合成碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)使其在禁帶的反射率增強(qiáng)，對禁帶以外波長的反射率降低，從而提高了顏色的飽和度，使其呈色明亮。
[0014]3)本發(fā)明所得的原位碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑具有無毒、高飽和度、高亮度和永不退色的特點，是一種環(huán)境友好材料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明三個實施例氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的紫外-可見光譜。
[0016]圖2是本發(fā)明實施例2氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的呈色情況。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
[0018]實施例1
[0019]一種原位碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的制備方法，包括如下步驟:
[0020]1采用微乳液法制備直徑為410± 1nm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膠體球，自組裝該膠體球得到密排面心立方的PMMA模版。
[0021]2)將6g醋酸鋯和6g甲醇放入玻璃瓶，混合攪拌5-10min得到前驅(qū)物混合液?’另取3g所得PMMA模版放入布氏漏斗的濾紙上，將所述前驅(qū)物混合液從上而下逐滴滴入PMMA模版中，除去過量的前驅(qū)物混合液；
[0022]3)將過濾后的含有前驅(qū)物的PMMA模版在室溫下干燥24_36h，放入剛玉坩堝，隨后放入石英管式爐中，空氣氣氛下450°C焙燒2h，控制升溫速率為2-4°C /min，氮氣流入量為
0.6L/min,將模版上的前驅(qū)物轉(zhuǎn)換成固相的碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑。
[0023]實施例2
[0024]一種原位碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的制備方法，與實施例1的區(qū)別在于，氮氣氣氛下450°C焙燒2h。
[0025]實施例3
[0026]一種原位碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的制備方法，與實施例1的區(qū)別在于，氮氣氣氛下700°C焙燒2h。
[0027]圖1是本發(fā)明氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的紫外-可見光譜，可以看出，還原氣氛下所得氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑在禁帶的反射率增強(qiáng)，對禁帶以外波長的反射率降低，顏色的飽和度大大提升。
[0028]圖2是本發(fā)明實施例2氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的呈色情況，可以看出，其呈現(xiàn)明亮的綠色(R:13G:140B:76 ；C:86% M:21% Y:93% Κ:7% ) ?
【權(quán)利要求】
1.一種原位碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)采用微乳液法制備直徑為350-770nm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膠體球，自組裝該膠體球得到密排面心立方的PMMA模版。 2)將6g醋酸鋯和6g甲醇放入玻璃瓶，混合攪拌5-10min得到前驅(qū)物混合液；另取3g所得PMMA模版放入布氏漏斗的濾紙上，將所述前驅(qū)物混合液從上而下逐滴滴入PMMA模版中，除去過量的前驅(qū)物混合液； 3)將過濾后的含有前驅(qū)物的PMMA模版在室溫下干燥24-36h，放入剛玉坩堝，隨后放入石英管式爐中，還原性氣氛下450-750°C焙燒2h，控制升溫速率為2-4°C /min，氮氣流入量為0.6L/min，將模版 上的前驅(qū)物轉(zhuǎn)換成固相的碳摻雜氧化鋯超結(jié)構(gòu)色劑。
【文檔編號】C01G25/02GK104071841SQ201410273294
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】王莉麗, 王秀峰, 于成龍 申請人:陜西科技大學(xué)