專利名稱：一種二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料的制備方法；屬于有序孔結(jié)構(gòu)材料和光子晶體材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
反蛋白石結(jié)構(gòu)是一大類可望實(shí)現(xiàn)完全光子帶隙的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)只要所填充材料的折射率跟周邊的介質(zhì)(空氣)的比值達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，其周期性對(duì)稱的結(jié)構(gòu)即可出現(xiàn)完全光子帶隙，而且這種結(jié)構(gòu)有序的大孔材料，具有密度小、比表面積大、可控改造性好的特點(diǎn)，在光子晶體、光電材料、催化劑載體、分子篩等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，它幾乎涉及光子信息產(chǎn)業(yè)及新材料產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。如利用光子晶體禁帶的存在可以制出高效率低損耗反射鏡、光子晶體微諧振腔、高效率發(fā)光二極管和低域值激光振蕩器、寬帶帶阻濾波器和極窄帶選濾波器、非線性光子晶體器件、光子晶體天線、光子晶體波導(dǎo)等。二氧化鈦的折射率可以達(dá)到2. 6，因此二氧化鈦反蛋白石有序大孔材料是具有高性能的光子晶體材料。而制備中氣孔有序度的下降以及二氧化鈦材料中雜質(zhì)的增多都會(huì)對(duì)材料的光學(xué)性能造成很大影響。傳統(tǒng)制備二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料均采用溶膠凝膠法，即先制備出二氧化鈦溶膠，再將其填充至模板的空隙中。如《化學(xué)學(xué)報(bào)》2006年13(64) :1389-1392公開的一篇“膠體模板法制備有序大孔TiO2材料”的文章中以單分散的聚甲基丙烯酸甲酯微球?yàn)槟z體模板，采用鈦酸丁酯、水、乙醇、鹽酸等配成的混合溶膠填充在微球間間隙，經(jīng)水解形成凝膠，然后通過(guò)煅燒除去模板，可得有序二氧化鈦有序大孔材料。該方法的缺陷之一是提高空隙填充率的難度大，而且要反復(fù)多次浸入填充；其次由于這種方法在制備溶膠的過(guò)程中會(huì)引入大量的有機(jī)雜質(zhì)，在煅燒處理時(shí)會(huì)引起材料結(jié)構(gòu)的不均一，因此會(huì)導(dǎo)致材料的有序度下降。另外，還有將二氧化鈦納米顆粒直接填入空隙的方法，參見(jiàn)《科學(xué)通報(bào)》2003年第 13期公開的一篇“二氧化鈦反蛋白石薄膜的制備及其在化學(xué)傳感器中的應(yīng)用”的文章，在 PMMA蛋白石光子晶體模板的空隙里填充15nm 二氧化鈦納米顆粒經(jīng)500°C的處理除去PMMA 膜板，制備出二氧化鈦反蛋白石光子晶體膜。這種方法同樣要反復(fù)填充多次，而且制備過(guò)程復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的有序度低、材料中雜質(zhì)多、制備過(guò)程復(fù)雜等問(wèn)題， 本發(fā)明的目的是提供一種有序度高、雜質(zhì)含量少、制備方法簡(jiǎn)單的二氧化鈦反蛋白石有序大孔材料的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料的制備方法，包括步驟如下
1)采用無(wú)皂乳液聚合法，以聚苯乙烯單體為原料制備PS微球；再將PS微球分散于濃度為30%的乙醇溶液中配制成PS微球分散液；2)利用垂直沉積法在不同材料的基片上組裝制得蛋白石結(jié)構(gòu)的PS模板；
3)配制濃度為0.8mol/L 1. 2mol/L的四氯化鈦鹽酸溶液，將步驟2)的PS模板垂直浸入其中并加熱至70 90°C，在恒溫狀態(tài)下，在PS模板上緩慢填充水合氧化鈦，3 5小時(shí)后取出；
4)將經(jīng)步驟3)處理過(guò)的PS模板置于室溫下干燥3個(gè)小時(shí)，再經(jīng)高溫處理30分鐘后， 得到所述二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料。上述步驟1)的無(wú)皂乳液聚合法的具體步驟如下A.)取IOOml去離子水加入到 250ml的燒瓶中，通入氮?dú)?0min，清除瓶中空氣后，將該燒瓶放入恒溫槽內(nèi)，緩慢加溫至 60°C，保持恒溫IOmin ；B)向恒溫狀態(tài)下的燒瓶中加入苯乙烯5 12ml，再加溫至70°C，保持恒溫5min ；C)向恒溫70°C的苯乙烯溶液中分別注入含過(guò)二硫酸鉀為0. 2g的水溶液IOml 和作為表面改性劑的C-甲基丙烯酸1. 2g，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下充分反應(yīng)24h后得到PS微球原分散液；D)將步驟C)制得的PS 微球原分散液放入一離心管內(nèi)，先經(jīng)離心機(jī)進(jìn)行離心洗滌20 30min，然后取出，再放入超聲機(jī)內(nèi)進(jìn)行超聲清洗30min ； E)重復(fù)步驟D) 2 3次，得到所述PS微球；取所述PS微球 5 12ml配制所述的PS微球分散液待用。上述步驟2)中垂直沉積法的具體步驟為F)取基片進(jìn)行親水處理；G)將步驟1) 得到的PS微球分散液裝入燒杯且搖勻后，放入超聲波清洗器中實(shí)施超聲分散lOmin，得到 PS微球超聲分散液；該P(yáng)S微球超聲分散液的體積濃度為0. 05% 0. 10% ； H)取步驟F)親水處理過(guò)的基片垂直放入步驟G)的PS微球超聲分散液中，將該燒杯置于真空干燥箱內(nèi)，控制該真空干燥箱的溫度恒定在60°C 70°C、濕度恒定在90% 95% ；所述基片在PS微球超聲分散液中垂直沉積；然后，將其加熱至80°C 90°C，老化3-12小時(shí)后由真空干燥箱內(nèi)取出。步驟F)中的基片可以選用載玻片、云母片或單晶硅片中的任一種。上述步驟3)中的四氯化鈦鹽酸溶液中的四氯化鈦含量為1.2mol/L鹽酸濃度為 2mol/L 5mol/L。上述步驟4)中選用可耐1000°C高溫的高溫爐，其高溫處理的溫度設(shè)定在400 600 "C。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果如下1)本發(fā)明采用無(wú)皂乳液聚合法制備的基底材料PS (聚苯乙烯)微球，可以通過(guò)控制PS單體用量來(lái)控制PS微球粒徑的大小，從而控制反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料中氣孔的大小。因此，可以根據(jù)不同需要，在不同材料的基片上生長(zhǎng)出具有不同光學(xué)性能的有序大孔材料。2)本發(fā)明在形成的蛋白石結(jié)構(gòu)PS微球模板垂直浸入四氯化鈦的鹽酸溶液后的加熱過(guò)程中，隨著溫度和pH值的升高會(huì)使四氯化鈦不斷水解，因此水合氧化鈦會(huì)沿垂直的蛋白石結(jié)構(gòu)PS微球模板均勻生長(zhǎng)，在整個(gè)過(guò)程中未引入任何雜質(zhì)，其均勻性好、有序度高、雜質(zhì)少。3)解決了現(xiàn)有技術(shù)中二氧化鈦溶膠和填充至模板空隙的工序分別進(jìn)行，空隙填充率難以提高、需經(jīng)反復(fù)填充多次、無(wú)法避免雜質(zhì)的進(jìn)入，而且制備過(guò)程復(fù)雜的缺陷，有利于推廣實(shí)施。


圖1為蛋白石結(jié)構(gòu)PS微球模板的掃描電鏡圖像。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中PMMA模板掃描電鏡圖像。圖3為二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料表面掃描電鏡圖像。圖4為二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料剖面掃描電鏡圖像。圖5為現(xiàn)有技術(shù)中二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料掃描電鏡圖像。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料的制備方法，利用垂直沉積法組裝出的蛋白石結(jié)構(gòu)PS (聚苯乙烯)微球模板，采用了高折射率、高光學(xué)性能的二氧化鈦?zhàn)鳛樘畛淇障兜牟牧?，在PS微球模板中的空隙中均勻、致密的填滿了二氧化鈦。然后通過(guò)加熱、煅燒，使PS微球揮發(fā)以除去模板，得到二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料。其具體步驟如下
1)采用無(wú)皂乳液聚合法，以聚苯乙烯為單體制備粒徑均勻，單分散性好的PS(聚苯乙烯)微球；無(wú)皂乳液聚合法的步驟如下A.)取IOOml去離子水加入到250ml的燒瓶中，通入氮?dú)?0min以去除瓶中的空氣；然后將燒瓶放入恒溫槽內(nèi)，緩慢加溫至60°C，保持恒溫 IOmin ；B)向60°C恒溫的燒瓶中加入苯乙烯5 12ml，再加溫至70°C，保持恒溫5min ；C)向恒溫70°C的苯乙烯溶液中分別注入含過(guò)二硫酸鉀為0. 2g的水溶液IOml和作為表面改性劑的 MAA 甲基丙烯酸)1. 2g，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下充分反應(yīng)24h后得到PS微球原分散液；D)將步驟C)制得的PS微球原分散液放入一離心管內(nèi)，先放入離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心洗滌20 30min ； 取出后，再放入超聲波清洗器內(nèi)進(jìn)行超聲清洗30min ；Ε)重復(fù)步驟D) 2 3次，得到PS微球；取PS微球5 12ml分散于濃度為30%的乙醇溶液中配制成PS微球分散液待用；
2)利用垂直沉積法在不同材料的基片上組裝制得蛋白石結(jié)構(gòu)的PS模板；
具體步驟為F)取基片進(jìn)行親水處理；基片可選用載玻片、云母片或單晶硅片中的任一種；G)將步驟1)得到的PS微球分散液裝入燒杯且搖勻后，放入超聲波清洗器中實(shí)施超聲分散lOmin，得到PS微球超聲分散液；該P(yáng)S微球超聲分散液的體積濃度為0. 05% 0. 10% ； H)取步驟F)親水處理過(guò)的基片垂直放入步驟G)的PS微球超聲分散液中，將該燒杯置于真空干燥箱內(nèi)，控制該真空干燥箱的溫度恒定在60V 70°C、濕度恒定在90% 95% ；所述基片在PS微球超聲分散液中垂直沉積Μ、》ι ；隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，PS微球超聲分散液中的溶劑會(huì)蒸發(fā)，液面下降沉積后，得到沉積好蛋白石結(jié)構(gòu)的PS微球模板；再將其加熱至80°C 90°C后，老化至少5小時(shí)后由真空干燥箱內(nèi)取出；
3)配制濃度為0.8mol/L 1. 2mol/L的四氯化鈦鹽酸溶液，四氯化鈦鹽酸溶液中四氯化鈦含量為1. 2mol/L,鹽酸的濃度為2mol/L 5mol/L ；將步驟2)制得的PS微球模板垂直浸入四氯化鈦鹽酸溶液中并加熱至70 90°C，在70 90°C的恒溫狀態(tài)下，PS微球模板上緩慢填充進(jìn)水合氧化鈦，3 5小時(shí)后取出；
4)將經(jīng)步驟3)制備的PS微球模板置于室溫下干燥3小時(shí)后，送入可耐1000°C高溫的高溫爐內(nèi)，在400 600°C的高溫下處理30分鐘，得到所述二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料。如圖1所示，本發(fā)明方法制備的蛋白石結(jié)構(gòu)PS微球模板，通過(guò)掃描電鏡圖像可以看出，利用本發(fā)明方法制備的PS微球模板與圖2中PMMA模板相比較，其結(jié)構(gòu)排列緊密，有序度好。
如圖3、圖4所示，利用本發(fā)明方法制備的二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料的表面掃描電鏡圖像和剖面掃描電鏡圖像中看出，本發(fā)明制備的二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)與圖 5的反蛋白石結(jié)構(gòu)二氧化鈦相比，填充均勻，有序度好，結(jié)構(gòu)均一。
以下結(jié)合具體實(shí)例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)例1
本發(fā)明的方法操作步驟如下
步驟1)采用無(wú)皂乳液聚合法，以聚苯乙烯單體為原料制備PS微球； 具體步驟為A)取IOOml去離子水加入到250ml的四頸燒瓶中，通入氮?dú)? ) 30min, 以除去瓶中空氣。然后放入恒溫槽內(nèi)，緩慢加溫至60°C，保持恒溫IOmin ;B)向步驟Α)恒溫狀態(tài)下的燒瓶中加入苯乙烯6ml ；再升溫至70°C，保持恒溫5min，C)向恒溫70°C的苯乙烯溶液中分別注入用作引發(fā)劑的含過(guò)二硫酸鉀為0. 2g的水溶液IOml和作為表面改性劑的 MAA 甲基丙烯酸)1. 2g，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下充分反應(yīng)24h后，得到PS微球原分散液；D)將步驟C)制得的PS微球原分散液放入一離心管內(nèi)，先放入離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心洗滌20min ；取出后，再放入超聲波清洗器內(nèi)進(jìn)行超聲清洗30min ；Ε)重復(fù)步驟D) 2次，得到PS微球； 取PS微球5ml分散于濃度為30%的乙醇溶液中配制成PS微球分散液待用； 步驟2)利用垂直沉積法在不同材料的基底基片上組裝制得蛋白石結(jié)構(gòu)的PS模板； 具體步驟為F)取載玻片進(jìn)行親水處理；親水處理的步驟為將載玻片浸入體積比為 3:1的濃硫酸與雙氧水的混合液中IOmin ；再將載玻片放入體積比為1:2:5的濃氨水、雙氧水與去離子水的混合液中超聲清洗5min ；最后再將載玻片浸入體積比為1:2:7的濃鹽酸、 雙氧水與去離子水的混合液中5min后，用去離子水清洗2 3次，晾干備用；G)將步驟1) 得到的PS微球分散液裝入燒杯且搖勻后，放入超聲波清洗器中實(shí)施超聲分散lOmin，得到 PS微球超聲分散液；該P(yáng)S微球超聲分散液的體積濃度為0. 05% ；H)取步驟F)親水處理過(guò)的載玻片垂直放入步驟G)裝有PS微球超聲分散液的燒杯中，將該燒杯置于真空干燥箱內(nèi)， 控制該真空干燥箱的溫度恒定在60°C、濕度恒定在90% ；載玻片在PS微球超聲分散液中垂直沉積24h ；隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，PS微球超聲分散液中的溶劑會(huì)蒸發(fā)，液面下降沉積后，得到沉積好蛋白石結(jié)構(gòu)的PS微球模板；再將其加熱至80°C后，老化6小時(shí)后由真空干燥箱內(nèi)取出ο所用的真空干燥箱采用上海一恒科技有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為DZF-6050的真空干 fe禾苜。步驟3)配制濃度為0. 8mol/L的四氯化鈦鹽酸溶液；將制得的蛋白石結(jié)構(gòu)的PS 微球模板垂直浸入其中并加熱至70°C，在該P(yáng)S微球模板上緩慢填充水合氧化鈦，3小時(shí)后取出；所用的鹽酸為2mol/L濃度的鹽酸水溶液；整個(gè)過(guò)程中要保持四氯化鈦的鹽酸溶液溫度恒定在70°C ；
步驟4)將經(jīng)步驟3)處理過(guò)的蛋白石結(jié)構(gòu)PS微球模板在室溫下干燥，然后置于耐 1000°C高溫的高溫爐中，在400°C下煅燒30分鐘取出；制備得到二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料。實(shí)例2
本實(shí)例的操作基本與實(shí)例1相同，其不同點(diǎn)在于步驟1)中，向A)步驟恒溫狀態(tài)下的燒瓶中加入苯乙烯12ml ；D)步驟中離心洗滌時(shí)間為20min ；取出后，再放入超聲波清洗器內(nèi)進(jìn)行超聲清洗30min ；Ε)重復(fù)步驟D) 3次，得到所述的PS微球；取PS微球12ml分散于濃度為30%的乙醇溶液中配制成PS微球分散液待用；
步驟2)中所用的基片選用云母片，云母片的親水處理步驟F)同實(shí)例1 ；采用垂直沉積法組裝PS微球時(shí)，步驟G)中燒杯內(nèi)的PS微球體積濃度為0. 08% ；步驟H)真空干燥箱內(nèi)的恒溫為70°C，濕度為90% ；親水處理過(guò)的云母片在PS微球分散液中垂直沉積24h后，得到沉積好的蛋白石結(jié)構(gòu)的PS模板；再將該P(yáng)S模板加熱至85°C，老化9小時(shí)后由真空干燥箱內(nèi)取出。步驟3)配制濃度為1. Omol/L的四氯化鈦鹽酸溶液；將制得的蛋白石結(jié)構(gòu)的PS 微球模板垂直浸入其中并加熱至80°C，在PS模板上緩慢填充水合氧化鈦，5小時(shí)后取出；所用的鹽酸的濃度為含2mol/L的鹽酸水溶液；整個(gè)過(guò)程中要保持四氯化鈦的鹽酸溶液溫度恒定在60°C ；
步驟4)高溫爐中的煅燒溫度為400°C，在其高溫下處理30分鐘。實(shí)例3
本實(shí)例的操作基本與實(shí)例1相同，其不同點(diǎn)在于
步驟1)中，向A)步驟恒溫狀態(tài)下的燒瓶中加入苯乙烯為5ml ；D)步驟中離心洗滌時(shí)間為20min ；取出后，再放入超聲波清洗器內(nèi)進(jìn)行超聲清洗30min ；Ε)重復(fù)步驟們2次，得到所述的PS微球；取PS微球8ml分散于濃度為30%的乙醇溶液中配制成PS微球分散液待用； 步驟2)中所用的基片選用單晶硅片，單晶硅片的親水處理步驟F)同實(shí)例1 ；采用垂直沉積法組裝PS微球時(shí)，步驟G)中燒杯內(nèi)的PS微球體積濃度為0. 10 % ；步驟H)真空干燥箱內(nèi)的恒溫為65°C，濕度為93% ；親水處理過(guò)的單晶硅片在PS微球分散液中垂直沉積3 后， 得到沉積好的蛋白石結(jié)構(gòu)的PS模板；再將該P(yáng)S模板加熱至90°C，老化12小時(shí)后由真空干燥箱內(nèi)取出。步驟3)配制濃度為1. 2mol/L的四氯化鈦鹽酸溶液；將制得的蛋白石結(jié)構(gòu)的PS 微球模板垂直浸入其中并加熱至90°C，在PS模板上緩慢填充水合氧化鈦，5小時(shí)后取出；所用的鹽酸的濃度為含5mol/L的鹽酸水溶液；整個(gè)過(guò)程中要保持四氯化鈦的鹽酸溶液溫度恒定在90 0C ；
步驟4)高溫爐中的煅燒溫度為500°C，在其高溫下處理30分鐘。實(shí)例4
本實(shí)例的操作基本與實(shí)例1相同，其不同點(diǎn)在于
步驟1)中，向A)步驟恒溫狀態(tài)下的燒瓶中加入苯乙烯為IOml ；D)步驟中離心洗滌時(shí)間為20min ；取出后，再放入超聲波清洗器內(nèi)進(jìn)行超聲清洗30min ；Ε)重復(fù)步驟們3次，得到所述的PS微球；取PS微球IOml分散于濃度為30%的乙醇溶液中配制成PS微球分散液待用；
步驟2)中所用的基片選用載玻片，載玻片的親水處理步驟F)同實(shí)例1 ；采用垂直沉積法組裝PS微球時(shí)，步驟G)中燒杯內(nèi)的PS微球體積濃度為0. 08% ；步驟H)真空干燥箱內(nèi)的恒溫為70°C，濕度為95% ；親水處理過(guò)的單晶硅片在PS微球分散液中垂直沉積4 后，得到沉積好的蛋白石結(jié)構(gòu)的PS模板；再將該P(yáng)S模板加熱至90°C，老化3小時(shí)后由真空干燥箱內(nèi)取出。步驟3)配制濃度為1. 2mol/L的四氯化鈦鹽酸溶液；將制得的蛋白石結(jié)構(gòu)的PS 微球模板垂直浸入其中并加熱至90°C，在PS模板上緩慢填充水合氧化鈦，5小時(shí)后取出；所用的鹽酸的濃度為含5mol/L的鹽酸水溶液；整個(gè)過(guò)程中要保持四氯化鈦的鹽酸溶液溫度恒定在90 0C ；
步驟4)高溫爐中的煅燒溫度為600°C。本發(fā)明采用離心洗滌和超聲波清洗的工作原理為
由于物質(zhì)顆粒在離心場(chǎng)中所受到的離心力(Fe)的大小，決定于顆粒的質(zhì)量(m)和離心加速度(a) :Fc=ma。當(dāng)裝有PS微球分散液的離心管放入離心機(jī)內(nèi)，物質(zhì)顆粒在高速離心力的作用下， 會(huì)附著于離心管的管壁上；將該離心管由離心機(jī)中取出，放入超聲波清洗器內(nèi)進(jìn)行超聲波清洗，使其附著于該管壁的物質(zhì)顆粒重新落入該離心管內(nèi)；再進(jìn)行第二輪的離心洗滌及超聲波清洗；經(jīng)2 3輪的離心洗滌和超聲清洗后，制成PS微球；取PS微球5ml 12ml分散于濃度為30%的乙醇溶液中配制成本發(fā)明的PS微球分散液。上述實(shí)例中所用的離心機(jī)均為由日本HITACHI公司生產(chǎn)的CF16RX II型立式離心機(jī)；超聲波清洗器為由昆山超聲儀器有限公司生產(chǎn)的KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器。
權(quán)利要求
1.一種二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料的制備方法，包括步驟如下1)采用無(wú)皂乳液聚合法，以聚苯乙烯單體為原料制備PS微球；再將PS微球分散于濃度為30%的乙醇溶液中配制成PS微球分散液；2)利用垂直沉積法在不同材料的基片上組裝制得蛋白石結(jié)構(gòu)的PS微球模板；3)配制濃度為0.8mol/L 1. 2mol/L的四氯化鈦鹽酸溶液，將步驟2)的PS微球模板垂直浸入其中并加熱至70 90°C，在恒溫狀態(tài)下，在PS微球模板上緩慢填充水合氧化鈦， 3 5小時(shí)后取出；4)將經(jīng)步驟3)處理過(guò)的PS微球模板置于室溫下干燥3小時(shí)，再經(jīng)高溫處理30分鐘后，得到所述二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟1)所述的無(wú)皂乳液聚合法的步驟如下A)取IOOml去離子水加入到250ml的燒瓶中，通入氮?dú)?0min，清除瓶中空氣后，將該燒瓶放入恒溫槽內(nèi)，緩慢加溫至60°C，保持恒溫IOmin ；B)向恒溫狀態(tài)下的燒瓶中加入苯乙烯5 iaiil，再加溫至70°C，保持恒溫5min ；C)向恒溫70 V 的苯乙烯溶液中分別注入含過(guò)二硫酸鉀為0. 2g的水溶液IOml和作為表面改性劑的甲基丙烯酸1. 2g，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下充分反應(yīng)24h后得到PS微球原分散液；D)將步驟C)制得的PS微球原分散液放入一離心管內(nèi)，進(jìn)行離心洗滌和超聲清洗；其中，離心洗滌時(shí)間為 20 30min，超聲清洗時(shí)間為30min ；Ε)重復(fù)步驟們2 3次，得到所述PS微球；取所述PS 微球5 12ml配制所述的PS微球分散液待用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟2)所述的垂直沉積法的步驟為 F)取基片進(jìn)行親水處理；G)將步驟1)得到的PS微球分散液裝入燒杯且搖勻后，放入超聲波清洗器中實(shí)施超聲分散lOmin，得到PS微球超聲分散液；該P(yáng)S微球超聲分散液的體積濃度為0. 05% 0. 10% ；H)取步驟F)親水處理過(guò)的基片垂直放入所述PS微球超聲分散液中， 將該燒杯置于真空干燥箱內(nèi)，在恒溫、恒濕的條件下沉積Μ、》ι，再加熱至80°C 90°C，老化3 12小時(shí)后由真空干燥箱內(nèi)取出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述恒溫溫度為60°C 70°C；恒濕濕度為90% 95%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于步驟F)所述的基片為載玻片、云母片或單晶硅片中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟3)所述四氯化鈦鹽酸溶液中四氯化鈦含量為1. 2mol/L，其中，所用鹽酸的濃度為2mol/L 5mol/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于步驟4)所述的高溫處理溫度為400 600°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二氧化鈦反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料的制備方法，其步驟為1)用無(wú)皂乳液聚合法，以PS單體為原料制備PS微球，并將其分散于乙醇溶液中成PS微球分散液；2)利用步驟1)的PS微球分散液，在恒溫恒濕條件下，用垂直沉積法沉積制得蛋白石結(jié)構(gòu)的PS模板；3)配制四氯化鈦的鹽酸溶液，將步驟2)制得的PS模板垂直浸入四氯化鈦鹽酸溶液中并加熱至70～90℃，在恒溫狀態(tài)下，PS模板上緩慢填充水合氧化鈦，3～5小時(shí)后取出；4)將經(jīng)步驟3)處理的PS模板置于室溫下干燥，再經(jīng)高溫處理30分鐘，得到所述TiO2反蛋白石結(jié)構(gòu)有序大孔材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，制備出的材料均勻、有序度高、含雜質(zhì)少，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，有益于推廣實(shí)施。
文檔編號(hào)C01G23/047GK102336434SQ20111025977
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者彭同江, 段濤, 王充 申請(qǐng)人:西南科技大學(xué)