CN108178521A - 一种具有疏水效应的二维有序多孔纳米氧化硅减反射膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有疏水效应的二维有序多孔纳米氧化硅减反射膜的制备方法，具体地，所述的方法包括步骤：步骤1：采用分散聚合方法合成聚苯乙烯微球，以聚苯乙烯微球为模板，在碱性条件下，加入有机改性的硅源，合成二氧化硅包覆聚合物微球的核‑壳结构粒子；步骤2：运用朗缪尔‑布朗杰特(LB)法，在玻璃基底上，将步骤1所得到的二氧化硅包覆聚合物微球自组装成二维阵列膜层；步骤3：将步骤2所得到的二氧化硅包覆聚合物微球的膜层进行后处理，得到二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层。所述方法具有成本低，适合大规模快速生产的特征，在光学透镜、显示屏、光伏电池等方面均有很好的应用前景。

Description

一种具有疏水效应的二维有序多孔纳米氧化硅减反射膜
技术领域
本发明涉及一种多孔纳米氧化硅减反射膜的制备及应用，具体涉及一种具有疏水效应的二维有序空心碗状二氧化硅纳米减反射膜的制备及应用，属于多孔纳米材料制备技术领域。
背景技术
太阳能作为天然的，可再生无污染的新能源引起了全世界科研工作者的广泛关注。其中，将光能直接转换成清洁电能的太阳能电池是重要的一项创新应用。而太阳能光伏玻璃是太阳能光伏产业链中的一环，主要依附于太阳能光伏电池的发展而发展。由于太阳能电池转换效率的损失原因之一在于光伏玻璃对入射太阳光存在接近8％的反射损失，因此，通过在光伏封装玻璃表面镀制减反膜，能够有效地提高太阳能电池的光电转换效率。
近年来，科研工作者对减反射膜进行了大量的研究，尝试了不同的制备方法，主要的制备方法有气相沉积法、酸蚀法、磁控溅射法、溶胶-凝胶(Sol-Gel)法、表面微结构法。溶胶-凝胶法是制备二氧化硅减反膜常用的方法，主要有酸催化法、碱催化法以及酸碱二步催化法，常用的镀膜方法有提拉镀膜法、旋转镀膜法、喷涂法及辊涂镀膜法等。采用溶胶-凝胶法制备的单层多孔SiO2减反射膜，具有高孔隙率、折射率可调、高透过率等优点，不过其缺点是透过率易衰减、高效减反射波长范围较窄，减反射角度也比较单一等，需要进一步的改进提升。为了克服现有单层减反膜存在的上述缺点，可在光伏玻璃上镀制具有新奇纳米结构的减反膜，从而获得高效、全方向的减反目的。
例如，近期文献[ACS Appl.Mater.Interfaces 2015,7,19424-19430]报道了一种新型纳米二氧化硅减反射膜。采用提拉镀膜的方法制备一种由介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)和介孔二氧化硅阵列组成的复合层，在制造过程中使用表面受保护的MSNs和一种聚合型的非离子表面活性剂模板，从而引入双峰的纳米孔结构，在MSN和矩阵内部形成的独立的纳米孔，从而达到减反射的目的。而对目前光伏镀膜玻璃而言，具有特殊形貌和卓越性能的多孔纳米结构薄膜的制备在技术上仍然是个亟待研究的方向。
因此，本领域迫切需要开发一种具有高效、全方向的减反射的多孔纳米结构薄膜材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对目前在光伏玻璃上制备多功能减反射膜技术存在的不足提供一种新颖的制备方法，制备了二维多孔纳米氧化硅反蛾眼结构的减反射膜，从而实现宽波长、全方向减反效果。
本发明的目的是提供一种制备具有减反射性能和疏水效应的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜材料的方法。
本发明的第一方面提供了一种多孔二氧化硅纳米膜材料的制备方法，包括步骤：
(1)提供聚合物微球的悬浮液和有机-无机硅源；
在碱性试剂存在下，所述的聚合物微球和有机-无机硅源进行反应，从而得到二氧化硅包覆聚合物微球的核-壳结构粒子；
(2)提供一基材，对所述的核-壳结构粒子进行自组装预处理，使所述的核-壳结构粒子在所述的基材表面形成一单层二维有序二氧化硅包覆聚合物粒子的自组装膜；
(3)利用有机溶剂对所述的自组装膜进行浸泡处理，以溶解从而去除所述的聚合物微球，再经干燥处理，得到多孔二氧化硅纳米膜材料。
在另一优选例中，所述的聚合物微分散于乙醇，从而形成悬浮液。
在另一优选例中，所述的聚合物微球选自下组：聚苯乙烯微球、聚丙烯酸微球、或聚甲基丙烯酸甲酯微球。
在另一优选例中，所述的聚合物微球为聚苯乙烯微球。
在另一优选例中，所述的聚苯乙烯微球粒径为240～440nm。
在另一优选例中，所述步骤(1)中聚合物微球和有机-无机硅源的质量比为25:10～1。
在另一优选例中，所述步骤(1)之前还包括聚苯乙烯微球的悬浮液的制备。
在另一优选例中，所述的基材包括金属材料、无机非金属材料和聚合物材料。
在另一优选例中，所述的基材为玻璃。
在另一优选例中，所述的有机-无机硅源包括：正硅酸酯类化合物和硅烷类化合物；
其中，所述的正硅酸酯类化合物选自下组：正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丁酯、或其组合；
所述的硅烷类化合物选自下组：甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、或其组合。
在另一优选例中，所述的正硅酸酯类化合物和硅烷类化合物比例为1:0.5～10。
在另一优选例中，所述的核-壳结构粒子粒径为250～500nm。
在另一优选例中，所述的核-壳结构粒子粒径为280～480nm。
在另一优选例中，所述的核-壳结构粒子粒径为260～460nm。
在另一优选例中，所述步骤(1)具体包括如下步骤：
(1-1)提供聚合物微球的悬浮液和有机-无机硅源；
(1-2)在20～70℃下，搅拌速度为80～300rpm，向所述的聚合物微球悬浮液中加入碱性试剂，反应1～10min；和
(1-3)向上述反应液中加入有机-无机硅源，继续反应0.5～24h，从而得到二氧化硅包覆聚合物微球的核-壳结构粒子。
在另一优选例中，所述步骤(1)中，所述的碱性试剂为氨水。
在另一优选例中，所述步骤(2)中，所述的自组装预处理包括分别用水和乙醇洗涤、离心分离所述的核-壳结构粒子，再分散到乙醇中形成溶液。
在另一优选例中，在步骤(2)中，所述的自组装膜通过朗缪尔-布朗杰特法(Langmuir-Blodgett method)形成。
在另一优选例中，在步骤(3)中，所述的有机溶剂选自下组：四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、甲苯、氯仿、二甲苯、环己烷、或其组合。
在另一优选例中，所述步骤(3)中，浸泡时间为6～72h。
在另一优选例中，所述步骤(3)中，干燥处理的方式为在空气中自然晾干，晾干时间为2～30min。
本发明的第二方面提供了一种多孔二氧化硅纳米膜材料，所述的膜材料是通过如本发明第一方面所述的方法制备的。
在另一优选例中，所述的膜材料具有选自下组的一项或多项特征：
(1)所述的膜材料具有二维有序反蛾眼结构；
(2)所述的膜材料的水接触角为107～130°；或
(3)所述的膜材料增加玻璃的光透过率，透过率增加为2.0～4.9％。
在另一优选例中，所述的膜材料的水接触角为130°。
本发明的第三方面提供了一种如本发明第二方面所述的膜材料的用途，所述的膜材料用于制备选自下组的制品：光学透镜、显示屏、光伏电池、光学薄膜。
本发明的第四方面提供了一种制品，所述制品由本发明第二方面所述的多孔二氧化硅纳米膜材料制成，或含有本发明第二方面所述的多孔二氧化硅纳米膜材料。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1a)、b)、c分别为实施例1、2、3中制备的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层的扫描电子显微镜(SEM)照片，纳米膜层的空心碗状结构粒径分别为(a)260nm，(b)320nm，(c)460nm。
图2为实施例1、2、3中制备的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层的透过率光谱图。
图3为实施例1、2、3中制备的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层的不同角度的反射光谱图，(a)为TM极化，(b)为TE极化。
图4为实施例1、2、3中制备的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层的疏水角度照片。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，首次开发了一种制备具有减反射性能和疏水效应的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜材料的方法。本发明意外地发现，以聚苯乙烯微球为模板，在碱性条件下，加入有机改性的硅源，可以合成二氧化硅包覆聚合物微球的核-壳结构粒子；接着运用朗缪尔-布朗杰特(LB)法，在基底上，将上述二氧化硅包覆聚合物的核-壳结构粒子自组装成二维阵列膜层；再使用有机溶剂处理所述的二维阵列膜层，待去除有机溶剂，即获得二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层。在此基础上完成了本发明。
术语
术语“二氧化硅包覆聚合物微球”、“二氧化硅包覆聚合物微球的核-壳结构粒子”、“PS@SiO2球”，可互换使用，均指二氧化硅内部包覆了聚合物的纳米微球。
术语“多孔二氧化硅纳米膜材料”、“二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜”、“二维有序多孔纳米氧化硅减反射膜”、“二维有序空心碗状二氧化硅纳米减反射膜”，可互换使用，均指本发明第一方面所述的膜材料。所述的膜或膜层为单层结构。
术语“反蛾眼结构”是指材料表面带有的纳米级的二维有序排列的凹陷结构，此处的凹陷结构也就是说明书中所述的空心碗状结构。
多孔二氧化硅纳米膜材料
本发明提供了一种多孔二氧化硅纳米膜材料，所述的膜材料具有二维有序反蛾眼结构，且空心碗状结构粒径为200～500nm，较佳地为260～460nm，最佳地为260nm。所述的空心碗状结构排布致密、碗状开口方向整齐一致。
本发明的多孔二氧化硅纳米膜材料不同角度都有减反射效果，实现了全方位的减反射。
利用本发明的膜材料制备得到的单面镀膜玻璃，其在波长540nm时(空心碗状结构粒径为260nm)，单面镀膜玻璃的透过率达到了95.40％，未镀膜玻璃透过率为90.96％，透过率增加了4.9％，实现了高效的减反射。此外，当空心碗状结构粒径为260nm的镀膜玻璃疏水角最大，水接触角为130°，具有优良的疏水性能。
多孔二氧化硅纳米膜材料的制备
本发明的多孔二氧化硅纳米膜材料制备方法包括如下步骤：
(1)提供聚合物微球的悬浮液和有机-无机硅源；
在碱性试剂存在下(所述的碱性试剂通常为氨水)，所述的聚合物微球和有机-无机硅源进行反应，从而得到粒径为250～500nm二氧化硅包覆聚合物微球的核-壳结构粒子；
通常，所述的聚合物微球为粒径为240～440nm的聚苯乙烯微球。
所述的有机-无机硅源包括比例为1:0.5～10的正硅酸酯类化合物和硅烷类化合物；其中，所述的正硅酸酯类化合物包括(但并不限于)：正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丁酯、或其组合；所述的硅烷类化合物包括(但并不限于)：甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、或其组合。
(2)提供一基材，对所述的核-壳结构粒子进行自组装预处理，使所述的核-壳结构粒子在所述的基材(所述的基材通常为金属材料、无机非金属材料，如玻璃等)表面形成一单层二维有序二氧化硅包覆聚合物粒子的自组装膜；所述的自组装膜通过朗缪尔-布朗杰特法(Langmuir-Blodgett method)形成。
(3)利用有机溶剂如四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、甲苯、氯仿、二甲苯、环己烷等对所述的自组装膜进行浸泡处理，以溶解从而去除所述的聚合物微球，再经干燥处理，得到多孔二氧化硅纳米膜材料。
(4)用紫外-可见-近红外分光光度计对步骤3所得到的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层的透过率进行检测，用椭偏仪对其变角度的反射率进行检测，用水接触角测量仪对其亲疏水性进行检测，优选出最佳的二氧化硅包覆聚合物微球粒径。
在本发明的一个优选技术方案中，所述的制备方法包括：
步骤1、将一定量的聚乙烯吡咯烷酮、引发剂、去离子水混合搅拌，待溶液澄清，再加入一定量的苯乙烯单体，通入N2，在一定的温度下，继续搅拌，得到粒径为240nm～440nm的聚合物乳液；将所得到的聚合物乳液溶解于乙醇中得到悬浮液，将此悬浮液在一定温度的水浴中搅拌，加入一定量氨水，再加入一定量有机-无机硅源，在此温度下，继续搅拌，最后得到二氧化硅包覆聚合物的纳米颗粒溶胶。
步骤2、二氧化硅包覆聚合物颗粒的自组装：将步骤1得到的二氧化硅包覆聚合物粒子分别用水和乙醇洗涤、离心分离，再分散到乙醇中，形成一定质量分数的溶液。然后将二氧化硅包覆聚合物粒子溶液滴定到洁净的玻璃上，用朗缪尔-布朗杰特(LB)法，制得单层二维有序二氧化硅包覆聚合物粒子自组装膜，将其在空气中自然晾干。
步骤3、将步骤2得到的单层二维有序二氧化硅包覆聚合物粒子薄膜加入有机溶剂，浸泡一定时间，再将有机溶剂缓慢抽走，使基底上的薄膜在空气中自然挥发有机溶剂晾干，得到二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层。
步骤4、用紫外-可见-近红外分光光度计对步骤3得到的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层的透过率进行检测，用椭偏仪对其不同角度的反射率进行检测，用水接触角测量仪对其亲疏水性进行检测，从而优选出最佳方案的二氧化硅包覆聚合物微球粒径为260nm。
作为优选，步骤1中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为6.8～15g/L；引发剂的浓度为5.0～7.6g/L；蒸馏水和聚合物单体的体积比为10:1；通入N2时间为0.5～10h，搅拌温度为40～90℃，搅拌速度为80～300rpm，时间为12～72h，得到粒径为240nm～440nm的聚合物乳液；
步骤1中采用的引发剂可以是过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐、过硫酸铵等；
步骤1中将聚合物乳液溶解于乙醇中，可以采用搅拌、摇晃、超声等方式，得到5.0％～10％的悬浮液；搅拌温度20～70℃，搅拌速度80～300rpm；加入的乙醇与氨水的体积比为20:5～1；加入的有机-无机硅源，可以是正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丁酯等与甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷等的混合前驱体，比例为1:0.5～10，加入乙醇与硅源体积比为80:10～1；搅拌的温度为20～70℃，搅拌速度为80～300rpm，反应时间0.5～24h，即可得到有机改性二氧化硅包覆聚合物粒子的纳米颗粒；
步骤2中将二氧化硅包覆聚合物粒子洗涤、离心分离后分散于乙醇中，得到质量分数为5.0％～10％的溶液；
步骤2中自组装的二氧化硅包覆聚合物微球的粒径大小为260nm～460nm；
步骤2中制得单层二氧化硅包覆聚合物粒子自组装膜晾干时间参数为2～30min；
步骤3中进行后处理的溶剂可以是四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、甲苯、氯仿等，浸泡时间参数为6～72h；
本发明的主要优点包括：
(1)本发明的自组装方法获得的二维反蛾眼结构膜层排布致密、碗状开口方向整齐一致，膜厚可控，具有高效、全方向的减反射性能，同时未经过任何疏水处理的膜层还具有优良的疏水性能。使得这种疏水纳米结构膜层在光学透镜、显示屏、光伏电池等方面均有潜在的应用前景。
(2)本发明方法可以实现在大面积范围内快速制备二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜材料，制备效率高。
(3)相较于现有技术，本发明的方法本发明制备工艺简便、成本低廉，实验条件温和，适合工业化大规模生产的特点。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。
实施例1
取聚乙烯吡咯烷酮(平均相对分子量58000)1.5g，过硫酸钾0.5g，100mL蒸馏水，室温下搅拌，待溶液澄清后，加入11mL苯乙烯单体，并通入N2 0.5h；然后在40℃下，搅拌速度为300rpm，搅拌12h，即可得到平均粒径为240nm左右的聚苯乙烯乳液。
取上述所得到的聚苯乙烯乳液0.71g，溶解于40mL的无水乙醇中，可超声30min，使其充分的分散，得到5.0wt％的悬浮液；在20℃下，搅拌速度为300rpm，向此悬浮液中加入2mL氨水，过5min后，加入有机-无机硅源0.5mL，硅源体积比为2:1的正硅酸四乙酯和甲基三乙氧基硅烷，反应0.5h,得到平均粒径为260nm左右的二氧化硅包覆的聚苯乙烯纳米颗粒。
将上述所得到的氧化硅包覆的聚苯乙烯纳米颗粒分别用水和乙醇洗涤、离心分离，再分散于无水乙醇中，使溶液的质量分数为5.0％；然后将PS@SiO2球溶液滴定到洁净的玻璃上，用朗缪尔-布朗杰特(LB)法，在玻璃基底上，制得单层二维有序PS@SiO2自组装膜(薄膜厚度由PS@SiO2球粒径决定)，晾干2min。
取上述热处理后的薄膜，加入30mL的四氢呋喃溶液，浸泡6h，再将有机溶剂缓慢抽走，使基底上的薄膜在空气中自然挥发有机溶剂晾干，得到空心碗状结构平均粒径为260nm左右的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层。
用紫外-可见-近红外分光光度计对得到的二氧化硅二维有序纳米膜层的透过率进行检测，用椭偏仪对其不同角度的反射率进行检测，用水接触角测量仪对其亲疏水性进行检测。
实施例2
取聚乙烯吡咯烷酮(平均相对分子量58000)1.0g，偶氮二异丁脒盐酸盐0.68g，100mL蒸馏水，室温下搅拌，待溶液澄清后，加入11mL苯乙烯单体，并通入N2 2h；然后在70℃下，搅拌速度为200rpm，搅拌24h，即可得到平均粒径为300nm左右的聚苯乙烯乳液(PS)。
取上述所得到的聚苯乙烯乳液5.0g，溶解于40mL的无水乙醇中，可超声30min，使其充分溶解，得到7.0wt％的悬浮液；在50℃下，搅拌速度为200rpm，向此悬浮液中加入5mL氨水，过5min后，加入有机-无机硅源1.5mL，硅源体积比为1:3的正硅酸四乙酯和甲基三乙氧基硅烷，反应3h，得到平均粒径为320nm左右的二氧化硅包覆聚苯乙烯颗粒。
将上述所得到的氧化硅包覆的聚苯乙烯纳米颗粒分别用水和乙醇洗涤、离心分离，再分散于无水乙醇中，使溶液的质量分数为7.0％；然后将PS@SiO2球溶液滴定到洁净的玻璃上，用朗缪尔-布朗杰特(LB)法，在玻璃基底上，制得单层二维有序PS@SiO2自组装膜(薄膜厚度由PS@SiO2球粒径决定)，晾干10min。
取上述热处理后的薄膜，加入30mL的甲苯溶液，浸泡24h，再将有机溶剂缓慢抽走，使基底上的薄膜在空气中自然挥发有机溶剂晾干，得到空心碗状结构平均粒径为320nm左右的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层。
用紫外-可见-近红外分光光度计对得到的二氧化硅二维有序纳米膜层的透过率进行检测，用椭偏仪对其不同角度的反射率进行检测，用水接触角测量仪对其亲疏水性进行检测。
实施例3
取聚乙烯吡咯烷酮(平均相对分子量58000)0.68g，过硫酸铵0.76g，100mL蒸馏水，室温下搅拌，待溶液澄清后，加入11mL苯乙烯单体，并通入N2 10h；然后在90℃下，搅拌速度为80rpm，搅拌72h，即可得到平均粒径为440nm左右的聚苯乙烯乳液。
取上述所得到的聚苯乙烯乳液17.5g，溶解于40mL的无水乙醇中，可超声30min，使其充分溶解，得到10wt％的悬浮液；在70℃下，搅拌速度为80rpm，向此悬浮液中加入10mL氨水，过5min后，加入有机-无机硅源5mL，硅源体积比为1:10的正硅酸四乙酯和甲基三乙氧基硅烷，反应24h，得到平均粒径为460nm左右的二氧化硅包覆的聚苯乙烯颗粒。
将上述所得到的氧化硅包覆的聚苯乙烯纳米颗粒分别用水和乙醇洗涤、离心分离，再分散于无水乙醇中，使溶液的质量分数为10％；然后将PS@SiO2球溶液滴定到洁净的玻璃上，用朗缪尔-布朗杰特(LB)法，在玻璃基底上，制得单层二维有序PS@SiO2自组装膜(薄膜厚度由PS@SiO2球粒径决定)，晾干30min。
取上述热处理后的薄膜，加入30mL的氯仿溶液，浸泡72h，再将有机溶剂缓慢抽走，使基底上的薄膜在空气中自然挥发有机溶剂晾干，得到空心碗状结构平均粒径为460nm左右的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层。
用紫外-可见-近红外分光光度计对得到的二氧化硅二维有序纳米膜层的透过率进行检测，用椭偏仪对其不同角度的反射率进行检测，用水接触角测量仪对其亲疏水性进行检测。
图1为实施例1、2、3中二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层的扫描电镜图片，纳米膜层的空心碗状结构粒径分别为(a)260nm，(b)320nm，(c)460nm。可以看出所得到的二维空心碗状结构膜层排布致密、碗状开口方向整齐一致；图2为实施例1、2、3中制备的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层的透过率光谱图，从图中明显可以看出粒径为260nm时的透过率最高，且透过率随着粒径增加而降低。在波长540nm时(粒径为260nm)，单面镀膜玻璃的透过率达到了95.40％，未镀膜玻璃透过率为90.96％，透过率增加了4.9％，实现了高效的减反射；图3为实施例1、2、3中制备的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层的不同角度的反射光谱图，在波长550nm下，从(a)TM、(b)TE极化图谱可以看出，膜层在不同角度都有减反射效果，实现了全方位的减反射。从图中观察，当粒径为260nm时的反射率最低，且反射率随着粒径的增加而增大；图4为实施例1、2、3中制备的二氧化硅二维有序反蛾眼纳米膜层的疏水角度照片(未经任何疏水处理的膜层)，其中粒径为260nm的镀膜玻璃疏水角最大，水接触角为130°，具有优良的疏水性能。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种多孔二氧化硅纳米膜材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
(1)提供聚合物微球的悬浮液和有机-无机硅源；
在碱性试剂存在下，所述的聚合物微球和有机-无机硅源进行反应，从而得到二氧化硅包覆聚合物微球的核-壳结构粒子；
(2)提供一基材，对所述的核-壳结构粒子进行自组装预处理，使所述的核-壳结构粒子在所述的基材表面形成一单层二维有序二氧化硅包覆聚合物粒子的自组装膜；和
(3)利用有机溶剂对所述的自组装膜进行浸泡处理，以溶解从而去除所述的聚合物微球，再经干燥处理，得到多孔二氧化硅纳米膜材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中聚合物微球和有机-无机硅源的质量比为25:10～1。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有机-无机硅源包括：正硅酸酯类化合物和硅烷类化合物；
其中，所述的正硅酸酯类化合物选自下组：正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丁酯、或其组合；
所述的硅烷类化合物选自下组：甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、或其组合。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的核-壳结构粒子粒径为250～500nm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括如下步骤：
(1-1)提供聚合物微球的悬浮液和有机-无机硅源；
(1-2)在20～70℃下，搅拌速度为80～300rpm，向所述聚合物微球的悬浮液中加入碱性试剂，反应1～10min；和
(1-3)向上述反应液中加入有机-无机硅源，继续反应0.5～24h，从而得到二氧化硅包覆聚合物微球的核-壳结构粒子。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述的自组装膜通过朗缪尔-布朗杰特法(Langmuir-Blodgett method)形成。
7.一种多孔二氧化硅纳米膜材料，其特征在于，所述的膜材料是通过如权利要求1-6任一所述的方法制备的。
8.如权利要求7所述的膜材料，其特征在于，所述的膜材料具有选自下组的一项或多项特征：
(1)所述的膜材料具有二维有序反蛾眼结构；
(2)所述的膜材料的水接触角为107～130°；
(3)所述的膜材料增加玻璃的光透过率，透过率增加2.0～4.9％。
9.如权利要求7所述的膜材料的用途，其特征在于，用于制备选自下组的制品：光学透镜、显示屏、光伏电池、光学薄膜。
10.一种制品，其特征在于，所述制品由权利要求7所述的多孔二氧化硅纳米膜材料制成，或含有权利要求7所述的多孔二氧化硅纳米膜材料。
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