專利名稱：一種柔性的可見光頻段銀樹枝狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柔性的可見光頻段銀樹枝狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其制備方法，特別涉 及一種在柔性透明基底上通過化學(xué)電沉積制備的無序排列的納米銀樹枝與二氧化硅薄膜組成 的"三明治"多層結(jié)構(gòu)，這種柔性的復(fù)合材料在可見光波段有特殊的光透射行為。
背景技術(shù)：
從納米技術(shù)提出以來，金屬納米材料一直是當(dāng)前納米研究領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部 分，不同結(jié)構(gòu)尺寸的金屬納米材料因?yàn)槠滹@著的物理化學(xué)性能以及在光學(xué)，電學(xué)，磁學(xué)等方 面潛在的應(yīng)用等受到人們的重視。其中，金屬銀樹枝結(jié)構(gòu)的制備與研究更引起人們的廣泛關(guān) 注。目前制備銀的納米樹枝結(jié)構(gòu)的化學(xué)方法主要有電化學(xué)法，超聲化學(xué)法、微乳法、光化學(xué) 法、置換法以及模板法等。與上述納米樹枝結(jié)構(gòu)的制備方法相比,化學(xué)電沉積法具有晶粒尺寸 小U0-100nm以內(nèi))、密度高、納米晶體材料受尺寸和形狀的限制少、沒有溶膠-凝膠繁雜的 后續(xù)過程，可以直接獲得大批量的納米晶體材料等一系列的優(yōu)點(diǎn)。迄今為止，大部分的銀納 米結(jié)構(gòu)都是生長在溶液中或者剛性基底上，不易分離提純或彎曲組裝成特定形狀的光學(xué)器件。 本發(fā)明采用化學(xué)電沉積法在柔性透明的導(dǎo)電薄膜上制備出100nm左右的納米銀樹枝結(jié)構(gòu)，并 且測試了其在可見光波段的透射行為，發(fā)現(xiàn)其在360-800nm波長處有多個(gè)吸收峰，對(duì)柔性光 學(xué)器件的制備和性能研究將具有重要意義
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過化學(xué)電沉積法在柔性透明基底上制備的無序排列的 納米銀樹枝的復(fù)合材料。這種材料由納米銀樹枝與二氧化硅薄膜按照"銀樹枝-二氧化硅薄膜 -銀樹枝"三層方式組合而成，其在360-800nm頻段內(nèi)有特殊的光透射行為。


圖1制備的納米銀樹枝樣品的表面形貌掃描電鏡(a)(b)沉積電壓為0.9V， (c)(d)沉積電壓為UV。
圖2不同沉積時(shí)間二氧化硅薄膜截面與表面的掃描電鏡圖(a)10s截面；(b)6s表面。
圖3 "銀樹枝-二氧化硅薄膜-銀樹枝"三層結(jié)構(gòu)組裝過程。
3圖4導(dǎo)電薄膜，銀樹枝結(jié)構(gòu)與二氧化硅薄膜的可見光波段透射曲線(a)附著有二氧化硅薄膜
的ITO薄膜；(b)空白ITO薄膜；(C)附著有納米銀樹枝的ITO薄膜；(d)附著有納米銀
樹枝、二氧化硅薄膜的ITO薄膜。 圖5 "銀樹枝-二氧化硅薄膜-銀樹枝"的"三明治"結(jié)構(gòu)可見光波段透射曲線，(a)銀樹枝的
沉積電壓UV，電極間距0.6mm; (b)銀樹枝的沉積電壓0.9V，電極間距0.6mm; (c)銀樹
枝的沉積電壓0.9V，電極間距0.35mm。
具體實(shí)施例方式
1. ITO薄膜上納米銀樹枝的制備將1.2g PEG-20000加入到5ml超純水中(濃度為12mM)， 溶解后加入3ml硝酸銀溶液(濃度為0.59mM)， 4'C下陳化24小時(shí)以上，得到褐色粘稠 的電解液，并將其低溫保存待用。采用雙電極體系，金屬銀片為陽極，10X40mn^的ITO 導(dǎo)電薄膜為陰極，兩極板間距為0.3-0.6mm。用吸管將電解液滴加到極板邊緣，通過毛細(xì) 管作用，電解液會(huì)被自動(dòng)吸入兩極板之間，控制沉積電壓為0.9V-1.3V，沉積時(shí)間為3-5min， 電沉積過程結(jié)束后，將樣品表面用大量超純水沖洗，吹干，制得納米銀樹枝。
2. "銀樹枝-二氧化硅薄膜"雙層結(jié)構(gòu)的制備將0.17g硝酸鈉溶解于20ml超純水中(濃度 為0.1M)，攪拌下滴加鹽酸至p1^3。此后，加入1.585§十六烷基三甲基溴化銨，待其充 分溶解后加入20ml正硅酸乙酯的乙醇溶液(濃度為0.68M)，攪拌3h后得電解液。采用 雙電極體系，石墨片為陽極，沉積有銀樹枝的ITO導(dǎo)電薄膜為陰極，極板間距為0.5mm， 沉積電壓為2.0V，沉積時(shí)間為3-10s。電沉積過程結(jié)束后，將樣品表面迅速用大量超純水 沖洗。可在銀樹枝的表面得到透光性好且表面光滑平整的二氧化硅層，也就是"銀樹枝-二氧化硅薄膜"雙層結(jié)構(gòu)。
3. "銀樹枝-二氧化硅薄膜-銀樹枝"三層結(jié)構(gòu)的制備"三明治"復(fù)合材料的組裝過程如圖 3所示，在二維納米銀樹枝的表面上電沉積一定厚度的二氧化硅薄膜后與另外一層二維納 米銀樹枝疊合組裝成銀樹枝、二氧化硅薄膜和銀樹枝"三明治"復(fù)合材料。
4. 三層結(jié)構(gòu)的可見光透過性測試采用UV-9300型紫外可見分光光度計(jì)，測試光波垂直通 過這種"三明治"結(jié)構(gòu)時(shí)的可見光透過率特性。測試結(jié)果顯示其在360nm 800nm之間有多個(gè)吸收峰出現(xiàn)，測試曲線呈鋸齒狀，顯示其特的透射性能。 本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程和材料的性能由實(shí)施例和

實(shí)施例一在制備納米銀樹枝的過程中，控制沉積電壓為0.9v,極板間距為0.6mm，沉積時(shí) 間5min，電沉積過程結(jié)束后，將樣品表面用大量超純水沖洗，吹干，制得如附圖l (a) (b) 所示的單元結(jié)構(gòu)100納米左右、無序排布的納米銀樹枝。"銀樹枝-二氧化硅薄膜"雙層結(jié) 構(gòu)的制備過程中，石墨片為陽極，沉積有銀樹枝的ITO導(dǎo)電薄膜為陰極，極板間距為0.5mm， 沉積電壓為2.0V，沉積時(shí)間為6s。電沉積過程結(jié)束后，將樣品表面迅速用大量超純水沖洗， 吹干，制得如圖2 (all)、圖2 (b)所示的厚度IOO納米左右表面光滑、結(jié)構(gòu)致密的二氧化 硅薄膜。將制備的納米銀樹枝與"銀樹枝-二氧化硅薄膜"雙層結(jié)構(gòu)相向疊加在一起并用普通 平板玻璃固定，即可獲得"銀樹枝-二氧化硅薄膜-銀樹枝"三層結(jié)構(gòu)。在測試三層結(jié)構(gòu)的過 程中，使用UV-9300型紫外可見分光光度計(jì)，以光波在空氣中傳播時(shí)的透過率為100%，以 光線零透過時(shí)為0%，可以在360nm 800nm范圍內(nèi)得到如附圖5 (b)所示的多個(gè)透射峰。
實(shí)施例二在制備納米銀樹枝的過程中，控制沉積電壓為l.lv,極板間距為0.6mm，沉積時(shí) 間為5min，電沉積過程結(jié)束后，將樣品表面用大量超純水沖洗，吹干，制得如附圖1 (c) (d) 所示的納米銀樹枝。"銀樹枝-二氧化硅薄膜"雙層結(jié)構(gòu)的制備過程、"銀樹枝-二氧化硅薄 膜-銀樹枝"三層結(jié)構(gòu)的組裝及可見光波段光學(xué)透射測試同實(shí)施例一?？傻玫饺绺綀D5 (a)所 示的透射曲線。
實(shí)施例三在制備納米銀樹枝的過程中，控制沉積電壓為0.9v，極板間距為0.35mm，沉積時(shí) 間為2min，電沉積過程結(jié)束后，將樣品表面用大量超純水沖洗，吹干，制得納米銀樹枝。"銀 樹枝-二氧化硅薄膜"雙層結(jié)構(gòu)的制備過程、"銀樹枝-二氧化硅薄膜-銀樹枝"三層結(jié)構(gòu)的組裝 及可見光波段光學(xué)透射測試同實(shí)施例一?？傻玫饺绺綀D5 (c)所示的多個(gè)透射峰。
權(quán)利要求
1. 一種柔性的可見光頻段銀樹枝狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，由氧化銦錫(ITO)柔性透明導(dǎo)電薄膜、銀樹枝和二氧化硅薄膜的三明治復(fù)合材料組成，其主要特征是采用化學(xué)電沉積方法制備納米銀樹枝和二氧化硅薄膜，然后組裝為復(fù)合材料。
2. 如權(quán)利要求1所述一種柔性的可見光頻段銀樹枝狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征是納米銀樹枝 的化學(xué)電沉積制備過程為，采用雙電極體系，金屬銀片為陽極，10X40mm2的ITO導(dǎo)電 薄膜為陰極，兩極板間距為0.3-0.6mm，濃度為0. 59mM硝酸銀、PEG-20000混合溶液為電 解液，沉積電壓為0.9-1.3V條件下沉積3-5min，在柔性透明導(dǎo)電薄膜表面獲得無序排列 的納米銀樹枝狀結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1所述一種柔性的可見光頻段銀樹枝狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征是"銀樹枝-二 氧化硅薄膜"雙層結(jié)構(gòu)的制備過程為，將0. 17g硝酸鈉溶解于20ml超純水中(濃度為 0. 1M)，攪拌下滴加鹽酸至pH=3。此后，加入1.585g十六垸基三甲基溴化胺(CTAB)，待 其充分溶解后加入20ml正硅酸乙酯(TEOS)的乙醇溶液(濃度為0.68M)，攪拌3h后制 得電解液。采用雙電極體系，石墨片為陽極，沉積有銀樹枝的ITO導(dǎo)電薄膜為陰極，極 板間距為0.5mm，沉積電壓為2.0V，沉積時(shí)間為6s。電沉積過程結(jié)束后，將樣品表面迅 速用大量超純水沖洗，得到"樹枝狀銀-二氧化硅薄膜"雙層結(jié)構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求1所述一種柔性的可見光頻段銀樹枝狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征是"銀樹枝-二 氧化硅薄膜-銀樹枝"三層結(jié)構(gòu)的制備過程為，將權(quán)利要求3所述"銀樹枝-二氧化硅薄膜" 雙層結(jié)構(gòu)與權(quán)利要求2所述沉積單層納米銀樹枝的ITO薄膜面對(duì)面疊加組合、固定，得 到柔性的"銀樹枝-二氧化硅薄膜-銀樹枝"三層結(jié)構(gòu)，其特征是這種柔性材料在 360nm 800nm頻段對(duì)多種頻率的光有吸收，透射曲線呈鋸齒狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柔性的可見光頻段銀樹枝狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其制備方法，具體涉及一種在氧化銦錫(ITO)柔性透明導(dǎo)電薄膜基底上制備二維納米銀樹枝。并在其表面化學(xué)電沉積100nm厚度的二氧化硅薄膜后與另外一層二維納米銀樹枝疊合組裝成銀樹枝、二氧化硅薄膜和銀樹枝的“三明治”復(fù)合材料。該“三明治”復(fù)合材料分別在可見光頻段360-800nm處有多個(gè)吸收峰，透射曲線呈鋸齒狀。
文檔編號(hào)C25D5/00GK101487132SQ20081001732
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者劉寶琦, 趙曉鵬, 鄧巧平, 偉 駱 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)