CN101417819B - 一种微观形貌为空心微球的光致变色wo3薄膜及其制备方法 - Google Patents
一种微观形貌为空心微球的光致变色wo3薄膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101417819B CN101417819B CN2008101977954A CN200810197795A CN101417819B CN 101417819 B CN101417819 B CN 101417819B CN 2008101977954 A CN2008101977954 A CN 2008101977954A CN 200810197795 A CN200810197795 A CN 200810197795A CN 101417819 B CN101417819 B CN 101417819B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- tungstate
- dispersion agent
- tungstate solution
- nucleator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
本发明公开了一种微观形貌为空心微球的光致变色WO3薄膜及其制备方法,该方法包括以下步骤:(1)配制0.05~3mol/L钨酸盐溶液;(2)将钨酸盐溶液通过阳离子交换树脂制得钨酸溶液;(3)用质量百分比浓度为37~38%浓盐酸调节pH值至0.8~2.0;(4)按钨酸盐溶液、分散剂与稳定剂的体积比为1.0:0.1~2.0:0.1~1.0加入分散剂和稳定剂;(5)按钨酸盐溶液与成核剂的体积比为1.0:0.1~1.0加入成核剂;(6)镀膜及干燥;(7)热处理即制得微观形貌为空心微球的WO3薄膜,其微观形貌为空心微球,粒径为200~600nm。制得的WO3薄膜在低功率的激发光源条件下能产生良好的变色效果,改善了WO3薄膜的光致变色性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种光致变色WO3薄膜及其制备方法,特别是微观形貌为空心微球的光致变色WO3薄膜及其制备方法。
背景技术
用壳层包覆颗粒是最便捷、最有效的形成空心微球的手段之一。首先,壳层可以显著改变颗粒表面的电荷、官能团、反应性,从而加强了它们的稳定性和相容性。其次,形成壳层可以引入多种材质,得到杂化的、多功能的颗粒。再次,核壳结构颗粒可作为空心结构的前驱体。层层自组装方法(Layer by Layer)是实现核壳结构到空心结构转变的主要方法之一:将核壳包覆结构的核质,用高温锻烧、化学试剂溶解可以得到空心结构。LbL法可以追溯到上世纪六十年代中叶,Her发现颗粒能够依次地沉积在固体基质上。九十年代,随着Decher、Hong开创性发现聚合阳离子和聚合阴离子可以在基质上进行层层自组装,LbL法在包括无机纳米颗粒、生物分子、染料以及聚合电解质多层膜在内的众多领域得到迅速发展。
空心微球是一类内核为空气或其他气体的特殊结构的核壳粒子,与其块体材料相比具有较大的比表面积、较小的密度以及特殊的力学、光、电等物理性质及应用价值,因而引起了科研工作者极大的兴趣,成为材料研究领域引人注目的方向之一。而现在已出现了空心微球WO3粉体的报道。但是如何制备出微观形貌为空心微球的WO3薄膜,优化其光致变色性能,目前仍未见报道。
发明内容
本发明的目的就是针对上述WO3薄膜的研究现状,利用成核剂制备微观形貌为空心微球的光致变色WO3薄膜。
本发明的目的是这样实现的:一种光致变色WO3薄膜,其微观形貌为空心微球,粒径为200~600nm。该光致变色WO3薄膜的制备方法,包括以下步骤:
(1)配制0.05~3mol/L钨酸盐溶液;
(2)将钨酸盐溶液通过阳离子交换树脂制得钨酸溶液;
(3)用质量百分比浓度为37~38%浓盐酸调节pH值至0.8~2.0;
(4)按钨酸盐溶液、分散剂与稳定剂的体积比为1.0:0.1~2.0:0.1~1.0加入分散剂和稳定剂;
(5)按钨酸盐溶液与成核剂的体积比为1.0:0.1~1.0加入成核剂;
(6)镀膜及干燥;
(7)热处理即制得微观形貌为空心微球的WO3薄膜。
上述所用试剂均为分析纯,水为二次蒸馏水。步骤(1)配制钨酸盐溶液是指以易溶于水的钨酸盐为钨源,且该类钨酸盐的阳离子的强酸盐也溶于水。步骤(4)加入分散剂和稳定剂是指在磁力搅拌器以200~600r/min的速度搅拌下逐滴加入分散剂和稳定剂,其中钨酸盐溶液与分散剂和稳定剂的体积比为钨酸盐溶液:分散剂:稳定剂=1.0:0.1~2.0:0.1~1.0,钨酸盐溶液中的钨酸盐与分散剂的摩尔比为钨酸盐:分散剂=1.0:0.1~2.0,分散剂为指草酸,稳定剂为正丙醇、丙三醇、丙酮或乙酰丙酮。步骤(5)加入成核剂是指在磁力搅拌器以200~600r/min的速度搅拌下逐滴加入成核剂,搅拌2~6h后放至暗处静置12~48h,其中钨酸盐溶液与成核剂的体积比为钨酸盐溶液:成核剂=1.0:0.1~1.0,其中成核剂是指分子量在2000~5000,可与水互溶、在300℃以下易分解的聚电解质。步骤(6)所说的镀膜及干燥是指采用浸渍提拉法,在提拉速度为15~25mm/s下,在玻璃基片上镀膜80~200s,并在40~60℃干燥。步骤(7)热处理是指置于电阻炉中在100~200℃保温1h,300~600℃保温1h的条件下烧结。
本发明具有以下优点:
本发明采用溶胶凝胶-浸渍提拉法制备微观形貌为空心微球的光致变色WO3薄膜,由于聚电解质高分子的离子链相互靠近,构像不太舒展,而且氢离子在聚阴离子链的外部和内部进行扩散,使部分阴离子静电场得到平衡,以致其排斥作用减弱,链发生蜷曲,尺寸缩小,形成球形聚集体。而聚电解质的羰基基团易于钨酸形成氢键,使钨酸被吸附到聚集体胶粒的表面形成包覆层,高温煅烧后除去聚电解质得到空心微球。所得的空心微球由于单分散性大幅提高,表面能得到极大的增强,且入射光多数被限阈在内核,提高了光的利用率,本发明制备的WO3薄膜与其他形貌的薄膜相比,中空且分散程度高的空心微球对激发光吸收能力加强,从而提高了薄膜光致变色反应活性,使所制备的WO3薄膜在低功率的激发光源条件下能产生良好的变色效果,改善了WO3薄膜的光致变色性能。
附图说明
图1为实施例1制得的WO3薄膜的扫描电镜图(9.2mm×20.0k)。
图2为实施例1制得的WO3薄膜的扫描电镜图(9.2mm×5.0k)。
具体实施方式
实施例1
首先,配制0.2mol/L的Na2WO4溶液25ml,将Na2WO4溶液通过阳离子交换树脂后用37%浓盐酸调节pH值为1.0,在磁力搅拌器以400r/min的速度搅拌下,逐滴加入正丙醇10ml和3mol/L的草酸溶液25ml,之后逐滴加入聚丙烯酸15ml,然后将反应体系搅拌均化4个小时后放至暗处静置24h,随后用浸渍提拉法(提拉速度为20mm/s,镀膜时间为120s)镀膜并在50℃干燥。最后,将镀膜后的玻片放入置于电阻炉中在200℃保温1h,300℃保温1h的条件下烧结,即得光致变色WO3薄膜。利用SC-80C全自动色差计(北京康光仪器有限公司)测得薄膜色度为21.87;将WO3薄膜放入Z-F-20C暗箱式紫外分析仪(上海宝山顾村电光仪器厂制造,功率为6W,选择的紫外光波长为365nm。WO3薄膜距光源10cm),反应温度为室温,光照时间5h,测得其色度值为30.54。说明WO3薄膜在紫外光照射下受激变色。将变色的WO3薄膜移入无光处,2h后WO3薄膜褪色,测得其色度值为21.03,说明所制备的WO3薄膜在无光条件下褪色。
对WO3薄膜的微观形貌通过扫描电镜表征,如附图所示。图1为9.2mm×20.0k下2.00um的扫描电镜图,图2为9.2mm×20.0k下1.00um的扫描电镜图.
分析可得,WO3薄膜由大小及形状较为均匀的空心微球状的纳米颗粒组成,直径在200~600nm之间,颗粒之间无明显的团聚现象,具有较高的单分散性且中空,从而使WO3薄膜具有较高的反应活性。
结合WO3薄膜的光致变色性质,当成核剂聚丙烯酸溶解于介电常数很大的水中时,就会离解成高分子离子和若干个抗衡离子氢离子。当聚丙烯酸达到一定浓度时,由于高分子离子链相互靠近,构象不太舒展,而氢离子在聚阴离子链的外部与内部进行扩散,使部分阴离子静电场得到平衡,以致其排斥作用减弱,链发生蜷曲,尺寸缩小。然而,此体系呈酸性,增加了抗衡离子的浓度,其中一部分渗入高分子离子中而遮蔽了有效电荷,由于阴离子间的排斥引起的链的扩展作用进一步减弱,强化了蜷曲作用,使尺寸更为缩小,形成球形聚集体。而聚阴离子链上的羰基与钨酸形成形成氢键,使钨酸吸附在球形聚集体的表面形成包覆层,高温烧结后聚丙烯酸分解形成空心微球结构。由上分析可得:分子量在2000~5000,可与水互溶、在300℃以下易分解的聚电解质作为成核剂,均能制取所需的WO3薄膜。
实施例2
与实施例1不同的是加入的聚丙烯酸的量为实施例1的0.5倍,其他条件与实施例1相同,测得制取薄膜的色度值为20.45,紫外灯照射5h后,其色度值为22.30,移入暗处2h后褪色,其色度值为20.34。
实施例3
取实施例1制取的WO3薄膜样品在南方地区夏季晴天中午12点到14点间测试其光致变色性能,其光照2h后色度值为23.15,移入暗处2h后褪色,其色度值为20.23。
Claims (5)
1.一种光致变色WO3薄膜,其微观形貌为空心微球状,粒径为200~600nm,且该WO3薄膜采用以下步骤制备:
(1)配制0.05~3mol/L钨酸盐溶液,所述配制钨酸盐溶液是指以溶于水的钨酸盐为钨源,且该类钨酸盐的阳离子的强酸盐也溶于水;
(2)将钨酸盐溶液通过阳离子交换树脂制得钨酸溶液;
(3)调节pH值至0.8~2.0;
(4)按钨酸盐溶液、分散剂与稳定剂的体积比为1.0∶0.1~2.0∶0.1~1.0加入分散剂和稳定剂,加入分散剂和稳定剂是指在磁力搅拌器以200~600r/min的速度搅拌下逐滴加入分散剂和稳定剂,其中钨酸盐溶液与分散剂和稳定剂的体积比为钨酸盐溶液∶分散剂∶稳定剂=1.0∶0.1~2.0∶0.1~1.0,钨酸盐溶液中的钨酸盐与分散剂的摩尔比为钨酸盐∶分散剂=1.0∶0.1~2.0,分散剂为草酸,稳定剂为正丙醇、丙三醇、丙酮或乙酰丙酮;
(5)按钨酸盐溶液与成核剂的体积比为1.0∶0.1~1.0加入成核剂,加入成核剂是指在磁力搅拌器以200~600r/min的速度搅拌下逐滴加入成核剂,搅拌2~6h后放至暗处静置12~48h,其中钨酸盐溶液与成核剂的体积比为钨酸盐溶液∶成核剂=1.0∶0.1~1.0,其中成核剂是指分子量在2000~5000,可与水互溶、在300℃以下易分解的聚电解质;
(6)镀膜及干燥;
(7)热处理即制得微观形貌为空心微球的WO3薄膜,热处理是指置于电阻炉中在100~200℃保温1h,300~600℃保温1h的条件下烧结。
2.权利要求1所述光致变色WO3薄膜的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)配制0.05~3mol/L钨酸盐溶液,所述配制钨酸盐溶液是指以溶于水的钨酸盐为钨源,且该类钨酸盐的阳离子的强酸盐也溶于水;
(2)将钨酸盐溶液通过阳离子交换树脂制得钨酸溶液;
(3)调节pH值至0.8~2.0;
(4)按钨酸盐溶液、分散剂与稳定剂的体积比为1.0∶0.1~2.0∶0.1~1.0加入分散剂和稳定剂,加入分散剂和稳定剂是指在磁力搅拌器以200~600r/min的速度搅拌下逐滴加入分散剂和稳定剂,其中钨酸盐溶液与分散剂和稳定剂的体积比为钨酸盐溶液∶分散剂∶稳定剂=1.0∶0.1~2.0∶0.1~1.0,钨酸盐溶液中的钨酸盐与分散剂的摩尔比为钨酸盐∶分散剂=1.0∶0.1~2.0,分散剂为草酸,稳定剂为正丙醇、丙三醇、丙酮或乙酰丙酮;
(5)按钨酸盐溶液与成核剂的体积比为1.0∶0.1~1.0加入成核剂,加入成核剂是指在磁力搅拌器以200~600r/min的速度搅拌下逐滴加入成核剂,搅拌2~6h后放至暗处静置12~48h,其中钨酸盐溶液与成核剂的体积比为钨酸盐溶液∶成核剂=1.0∶0.1~1.0,其中成核剂是指分子量在2000~5000,可与水互溶、在300℃以下易分解的聚电解质;
(6)镀膜及干燥;
(7)热处理即制得微观形貌为空心微球的WO3薄膜,热处理是指置于电阻炉中在100~200℃保温1h,300~600℃保温1h的条件下烧结。
3.根据权利要求2所述光致变色WO3薄膜的制备方法,其特征在于:所用试剂均为分析纯,水为二次蒸馏水。
4.根据权利要求2所述光致变色WO3薄膜的制备方法,其特征在于:用质量百分比浓度为37~38%浓盐酸调节pH值至0.8~2.0。
5.根据权利要求2所述光致变色WO3薄膜的制备方法,其特征在于所说的镀膜及干燥是指采用浸渍提拉法,在提拉速度为15~25mm/s下,在玻璃基片上镀膜80~200s,并在40~60℃干燥。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2008101977954A CN101417819B (zh) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | 一种微观形貌为空心微球的光致变色wo3薄膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2008101977954A CN101417819B (zh) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | 一种微观形貌为空心微球的光致变色wo3薄膜及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101417819A CN101417819A (zh) | 2009-04-29 |
CN101417819B true CN101417819B (zh) | 2010-11-10 |
Family
ID=40628848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2008101977954A Expired - Fee Related CN101417819B (zh) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | 一种微观形貌为空心微球的光致变色wo3薄膜及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101417819B (zh) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101767938B (zh) * | 2009-10-30 | 2011-12-07 | 陕西科技大学 | 一种wo3水合物纳米薄膜的制备方法 |
TWI466715B (zh) * | 2012-09-24 | 2015-01-01 | Univ Nat Formosa | 以結構顏色製備光子變色薄膜的方法與應用 |
CN102838165B (zh) * | 2012-09-29 | 2014-02-26 | 黑龙江大学 | Wo3多孔微珠的制备方法 |
CN104624125B (zh) * | 2013-11-11 | 2018-03-02 | 中国人民银行印制科学技术研究所 | 一种光致变色双壳微胶囊及其制备方法和应用 |
CN103787418B (zh) * | 2014-01-21 | 2015-01-14 | 中国科学院金属研究所 | 一种制备纳米片组装的wo3·h2o空心球的方法 |
CN105199730B (zh) * | 2014-05-27 | 2018-03-23 | 五邑大学 | 一种制备稀土掺杂氧化钨纳米结构薄膜的方法 |
CN105271420B (zh) * | 2015-10-27 | 2017-03-22 | 陕西科技大学 | 一种制备纳米级颗粒状w18o49材料的方法 |
CN106349749B (zh) * | 2016-08-28 | 2018-03-09 | 北京工业大学 | 一种含钨染料组合物、其制备方法及用途 |
CN110358526B (zh) * | 2018-04-08 | 2022-05-13 | 中国科学技术大学 | 一种光致变色材料及其应用 |
CN109521064B (zh) * | 2019-01-08 | 2021-01-19 | 大连理工大学 | 基于wo3空心球的室温no2传感器及其制备方法 |
-
2008
- 2008-11-21 CN CN2008101977954A patent/CN101417819B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101417819A (zh) | 2009-04-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101417819B (zh) | 一种微观形貌为空心微球的光致变色wo3薄膜及其制备方法 | |
Richter et al. | Nanoscale palladium metallization of DNA | |
Shenton et al. | Inorganic–organic nanotube composites from template mineralization of tobacco mosaic virus | |
Muthukutty et al. | Innovation of novel stone-like perovskite structured calcium stannate (CaSnO3): synthesis, characterization, and application headed for sensing photographic developing agent metol | |
CN102554255B (zh) | 一种纳米银/石墨烯复合材料的制备方法 | |
CN108529692B (zh) | 空心球形氧化镍的制备方法 | |
CN102245528B (zh) | 具有可控空隙尺寸的自支撑的纳米微粒网络/骨架 | |
JP4304343B2 (ja) | 酸化亜鉛微粒子及びその集合体と分散溶液の製造方法 | |
He et al. | ‘Clicked’magnetic nanohybrids with a soft polymer interlayer | |
CN102391831A (zh) | 一种磁性纳米颗粒修饰的碳纳米管复合材料及其制备方法和应用 | |
CN102600773B (zh) | 一种壳层荧光微球的制备方法 | |
Zhang et al. | A synthesis of graphene quantum dots/hollow TiO 2 nanosphere composites for enhancing visible light photocatalytic activity | |
CN104861971A (zh) | 氧化钨量子点材料及其制备方法 | |
JP2014019591A (ja) | 2相共連続型シリカ構造体及びその製造方法 | |
Cai et al. | Manganese‐doped zinc orthosilicate‐bearing phosphor microparticles with controlled three‐dimensional shapes derived from diatom frustules | |
CN102618260A (zh) | 一种碳纳米管/硅氧网络/配体/稀土有机无机复合发光材料的制备方法 | |
Chen et al. | Ag nanoparticle/polymer composite barcode nanorods | |
Mu et al. | A facile and general approach for the synthesis of fluorescent silica nanoparticles doped with inert dyes | |
CN105084418B (zh) | 一种纳米钒酸镧空心微球的制备方法 | |
CN111359620B (zh) | 一种铁酸铋基复合纳米纤维的制备方法 | |
Tang et al. | Replication of polypyrrole with photonic structures from butterfly wings as biosensor | |
Gruber et al. | Molecular and supramolecular templating of silica‐based nanotubes and introduction of metal nanowires | |
CN101070180A (zh) | 一种制备氧化铈纳米粉体的方法 | |
Li et al. | Plasmon-dependent photophysical preparation of reversible Au@ safranine T core-shell nanostructures with edit and erase features | |
CN101544475B (zh) | 一种弱激发光致变色MoO3空心微球薄膜的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101110 Termination date: 20111121 |