CN108751734A - 一种二氧化硅中空球单层膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二氧化硅中空球单层膜及其制备方法。该制备方法先将聚苯乙烯球悬浮液、氨水、三乙醇胺和乙醇混合，得到第一混合液；再在超声条件下，向第一混合液中加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和正硅酸乙酯，待加入完毕后，得到第二混合液；接着，对第二混合液依次进行搅拌、分离和分散，得到分散液，并将分散液滴加至基板上，在基板上自组装形成聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；最后，煅烧即可。利用特定的原料、特定的加入顺序和特定的成膜方式等，能有效保证二氧化硅中空球彼此紧靠，却不会重叠团聚，分散性好，提高了其对光的增透效果。同时制备成二氧化硅中空球单层膜，能较长时间保证其形态，维持其良好的增透效果。

Description

一种二氧化硅中空球单层膜及其制备方法
技术领域
本发明属于薄膜制备技术领域，具体涉及一种二氧化硅中空球单层膜及其制备方法。
背景技术
由于二氧化硅中空球在可控释放、人造细胞、轻质填料、生物保护、色谱分析、催化、限域反应器等领域有着广泛的应用前景，同时其自身又有着良好的生物相容性，较低的密度以及较高的热力和机械稳定性等特点，因此有关其制备和性质的研究引起了广大科学技术工作者的浓厚兴趣。
现如今，多相聚合法、乳液/界面聚合法、表面活化聚合法和聚合物微球磺化法已被用于制备二氧化硅中空球。上述制备方法中均会涉及到高温煅烧以选择性地除去模板粒子的步骤，但该步骤却会加剧作为微纳米级别的二氧化硅中空球的团聚现象，从而影响其在光学与显示领域的应用，例如会影响二氧化硅中空球的减反或增透效果。
故而，二氧化硅中空球在光学和显示领域的应用鲜有报道，因此，如何提高二氧化硅中空球的分散性，并提高其增透性是本领域普通技术人员亟需解决的一个技术问题。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是现有二氧化硅中空球在制备过程中易团聚、分散性差、增透性不好的缺陷，从而提供一种分散性及增透性好的大面积的二氧化硅中空球单层膜及其制备方法。
为此，本申请采取的技术方案为，
一种二氧化硅中空球单层膜的制备方法，包括如下步骤：
将聚苯乙烯球悬浮液、氨水、三乙醇胺和乙醇混合，得到第一混合液；
在超声条件下，向所述第一混合液中加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和正硅酸乙酯，待加入完毕后，得到第二混合液；
对所述第二混合液依次进行搅拌和分离，得到聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒；
将所述聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒分散于分散剂中，得到分散液；
将所述分散液滴加至基板上，在所述基板上自组装形成聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；
对所述聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜进行煅烧，制得二氧化硅中空球单层膜。
进一步地，所述聚苯乙烯球悬浮液、氨水、三乙醇胺和乙醇的比例为0.2-0.4mL:0.1-0.2mL:10-35μL:10-30mL。
进一步地，所述聚苯乙烯球悬浮液为将非交联的聚苯乙烯球分散于水中所形成，所述非交联的聚苯乙烯球与水的比例为(2-10)g：100ml，优选为5g：100ml；
所述聚苯乙烯球的平均直径为220-1040nm。
进一步地，所述聚苯乙烯球悬浮液、十六烷基三甲基溴化铵水溶液和正硅酸乙酯的体积比为0.2-0.4mL：(0.5-6)mL：(15-35)μL；
所述超声的功率为700-900W。
进一步地，向所述第一混合液中加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液的加入速度为0.3-0.8mL/min；
向所述第一混合液中加入正硅酸乙酯的加入速度为1-10μl/min。
进一步地，所述十六烷基三甲基溴化铵水溶液中十六烷基三甲基溴化铵与水的比例为(0.01-3)g：100mL。
进一步地，所述搅拌的搅拌速度为50rpm-400rpm，温度为15-25℃，时间为15-25h；
所述分离为离心分离，所述离心分离的离心转速为400rpm-1500rpm，时间为5-40min。
进一步地，所述分散剂为乙醇和水的混合溶液，所述乙醇和水的体积比为(1.5-2.7)：(0.2-0.3)。
进一步地，先将基板浸没在水中，再向基板的液面上逐滴滴加0.2-0.3mL的所述分散液。
进一步地，在所述分散液的外侧的液面上滴加质量分数为1-3％的十二烷基硫酸钠水溶液，再吸去基板上的水，使聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒沉积于基板表面。
进一步地，所述煅烧为从室温以4-6℃/min升温至250-350℃，并保温1.5-2.5h。
进一步地，在所述煅烧之前，还包括将所述聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜于40-60℃下干燥10-15h。
进一步地，在所述搅拌之后，所述分离之前，还包括用酒精对所述第二混合液清洗至少一次。
此外，本发明还提供了一种二氧化硅中空球单层膜，其采用上述制备方法制得。
本发明技术方案，具有如下优点：
1)本发明所提供的二氧化硅中空球单层膜的制备方法，在制备过程中，先将聚苯乙烯球悬浮液、氨水、三乙醇胺和乙醇混合，得到第一混合液；再在超声条件下，向第一混合液中加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和正硅酸乙酯，待加入完毕后，得到第二混合液；接着，对第二混合液依次进行搅拌和分离，得到聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒；再将聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒分散于分散剂中，得到分散液，并将分散液滴加至基板上，在基板上自组装形成聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；最后，对聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜进行煅烧，制得二氧化硅中空球单层膜。利用特定的原料、特定的加入顺序和特定的成膜方式等，能有效保证二氧化硅中空球彼此紧靠，却不会重叠团聚，分散性好，提高了其对光的增透效果。同时制备成二氧化硅中空球单层膜，能较长时间保证其形态，维持其良好的增透效果。
2)本发明所提供的二氧化硅中空球单层膜的制备方法，优化聚苯乙烯球悬浮液、氨水、三乙醇胺和乙醇的比例以及聚苯乙烯球悬浮液、十六烷基三甲基溴化铵水溶液和正硅酸乙酯的体积比，利用氨水、三乙醇胺和乙醇三者配合促进正硅酸乙酯水解并调节其水解速度，利于制备大小均一、分散性好的二氧化硅中空球；利用十六烷基三甲基溴化铵对聚苯乙烯球表面进行改性，以使生成的氧化硅纳米粒子得以均匀地吸附于聚苯乙烯球表面。
3)本发明所提供的二氧化硅中空球单层膜的制备方法，通过优化搅拌步骤的参数控制及分离步骤的参数控制，能减弱团聚现象，利于后续制备二氧化硅中空球单层膜；通过选择合适配比的分散剂，能有效提高聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒的分散性；通过以特定的升温速度升温至特定温度，并保温特定时间，有助于得到彼此紧靠，却不会重叠团聚的二氧化硅中空球单层膜。最终能制备大面积的二氧化硅中空球单层膜，其面积可达到4.5cm(长)×4.5cm(宽)以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中采用直径为500nm的聚苯乙烯球获得的二氧化硅中空球单层膜，(a)为二氧化硅中空球单层膜的SEM图，其中的右上角的插图为二氧化硅中空球单层膜的横截面SEM图；(b)二氧化硅中空球单层膜的光学显微照片；
图2为本发明实施例中采用直径为220nm的聚苯乙烯球获得的二氧化硅中空球单层膜的SEM图；
图3为本发明实施例中采用直径为1040nm的聚苯乙烯球获得的二氧化硅中空球单层膜的SEM图；
图4为本发明实施例中采用直径为500nm的聚苯乙烯球获得的二氧化硅中空球单层膜与直径为540nm的SiO2实心球所形成的膜层在不同波长下的透光率对比图。
图5为本发明实施例中采用直径为220nm的聚苯乙烯球获得的二氧化硅中空球单层膜与直径为200nm的SiO2实心球所形成的膜层在不同波长下的透光率对比图。
图6为本发明实施例中分别采用直径为220nm、500nm、1040nm的聚苯乙烯球获得的二氧化硅中空球单层膜在不同波长下的透光率对比图。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述各实施例中相应名称的命名规则如下：
(1)SiO2/PS核壳复合球体所形成的膜层以SP***的形式命名，S代表SiO2，P代表聚苯乙烯球(PS)，***代表聚苯乙烯球的直径。例如，SP220是指SiO2/PS核壳复合球体，SP220使用直径为220nm的聚苯乙烯球，而SiO2作为外壳；
(2)SiO2中空球所形成的膜层以HS***命名，其中S代表SiO2，H代表空心球体，***代表聚苯乙烯球的直径。例如，HS220是指SiO2中空球试样，它使用的聚苯乙烯球的直径为220nm；
(3)SiO2实心球所形成的膜层以SS***命名，第一个S代表实心球，其中第二个S代表SiO2，***代表实心球体的直径。例如，SS200是指SiO2实心球光子晶体单层膜试样，它使用的SiO2实心球体直径为200nm。
实施例1
本实施例提供了一种二氧化硅中空球单层膜的制备方法。该制备方法，包括如下步骤：
1)将平均直径为500nm的非交联的聚苯乙烯球分散于水中所形成聚苯乙烯球悬浮液，其中，非交联的聚苯乙烯球与水的比例为5g：100ml；
2)将0.4ml聚苯乙烯球悬浮液、0.15ml浓氨水溶液、30μl三乙醇胺(TEA)混于15mL的无水乙醇中，得到第一混合液；
3)将5mL十六烷基三甲基溴化铵水溶液和25μL正硅酸乙酯在800W连续超声下加入至上述第一混合液中，待加入完毕后，得到第二混合液，其中，十六烷基三甲基溴化铵水溶液中十六烷基三甲基溴化铵与水的比例为0.1g：100mL，十六烷基三甲基溴化铵水溶液的加入速度为0.6mL/min，正硅酸乙酯的加入速度为5μl/min；
4)对第二混合液依次进行搅拌、酒精清洗和离心分离，搅拌的搅拌速度为200rpm，温度为18℃，时间为19h；酒精清洗三遍；离心分离的离心转速为1000rpm，时间为25min，得到聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒；
5)在将聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒分散于分散剂中，分散剂为乙醇和水的混合溶液，乙醇为2.7mL和水为0.3ml，得到分散液；
6)先将干净的玻璃基板置于表面皿内，缓慢注入去离子水直至刚浸没玻璃基板；然后，在液面上逐滴加入0.25mL的上述分散液，以便液面形成一个自组装的聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；随后，从表面皿的一角落滴加质量分数为2％的十二烷基硫酸钠水溶液，聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体被推到一起，并紧密结合，在溶液中浮着一层二维的聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；最后，把水吸走降低液位，使薄膜沉积到玻璃基板表面；
7)将带薄膜的玻璃基板于50℃下干燥12h；再从室温以5℃/min升温至300℃，并保温2h，制得二氧化硅中空球单层膜。
本实施例制得的二氧化硅中空球单层膜，从水平方向上测量二氧化硅中空球的尺寸为460nm左右(如图1中(a)所示)，图1(a)中插图显示二氧化硅中空球单层膜的厚度在460nm左右；并且从图1(a)可看出二氧化硅中空球彼此紧靠，却不会重叠团聚，分散性好，提高了其对光的增透效果。图1(b)显示本实施例能制制备大面积的二氧化硅中空球单层膜，其面积可达到4.5cm(长)×4.5cm(宽)以上。
图4展示了本实施例中采用直径为500nm的聚苯乙烯球获得的二氧化硅中空球单层膜与直径为540nm的SiO2实心球所形成的膜层在不同波长下的透光率对比图，从图4可明显看出本实施例制得单层膜的透光率远远高于SiO2实心球，特别是在低波长情况下，更为明显。
实施例2
本实施例提供了一种二氧化硅中空球单层膜的制备方法。该制备方法，包括如下步骤：
1)将平均直径为220nm的非交联的聚苯乙烯球分散于水中所形成聚苯乙烯球悬浮液，其中，非交联的聚苯乙烯球与水的比例为10g：100ml；
2)将0.4ml聚苯乙烯球悬浮液、0.15ml浓氨水溶液、30μl三乙醇胺(TEA)混于15mL的无水乙醇中，得到第一混合液；
3)将5mL十六烷基三甲基溴化铵水溶液和28μL正硅酸乙酯在900W连续超声下加入至上述第一混合液中，待加入完毕后，得到第二混合液，其中，十六烷基三甲基溴化铵水溶液中十六烷基三甲基溴化铵与水的比例为0.1g：100mL，十六烷基三甲基溴化铵水溶液的加入速度为0.8mL/min，正硅酸乙酯的加入速度为1μl/min；
4)对第二混合液依次进行搅拌、酒精清洗和离心分离，搅拌的搅拌速度为400rpm，温度为18℃，时间为19h；酒精清洗三遍；离心分离的离心转速为400rpm，时间为40min，得到聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒；
5)在将聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒分散于分散剂中，分散剂为乙醇和水的混合溶液，乙醇为2.7mL和水为0.3ml，得到分散液；
6)先将干净的玻璃基板置于表面皿内，缓慢注入去离子水直至刚浸没玻璃基板；然后，在液面上逐滴加入0.25mL的上述分散液，以便液面形成一个自组装的聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；随后，从表面皿的一角落滴加质量分数为2％的十二烷基硫酸钠水溶液，聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体被推到一起，并紧密结合，在溶液中浮着一层二维的聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；最后，把水吸走降低液位，使薄膜沉积到玻璃基板表面；
7)将带薄膜的玻璃基板于50℃下干燥12h；再从室温以4℃/min升温至300℃，并保温2h，制得二氧化硅中空球单层膜。
本实施例制得的二氧化硅中空球单层膜的SEM图如图2所示，从图2可看出二氧化硅中空球彼此紧靠，却不会重叠团聚，分散性好，形成密集的二维单层膜，提高了其对光的增透效果。
图5展示了本实施例中采用直径为220nm的聚苯乙烯球获得的二氧化硅中空球单层膜与直径为200nm的SiO2实心球所形成的膜层在不同波长下的透光率对比图，从图5可明显看出本实施例制得单层膜的透光率远远高于SiO2实心球，特别是在低波长情况下，更为明显。
实施例3
本实施例提供了一种二氧化硅中空球单层膜的制备方法。该制备方法，包括如下步骤：
1)将平均直径为1040nm的非交联的聚苯乙烯球分散于水中所形成聚苯乙烯球悬浮液，其中，非交联的聚苯乙烯球与水的比例为2g：100ml；
2)将0.4ml聚苯乙烯球悬浮液、0.15ml浓氨水溶液、30μl三乙醇胺(TEA)混于15mL的无水乙醇中，得到第一混合液；
3)将5mL十六烷基三甲基溴化铵水溶液和25μL正硅酸乙酯在700W连续超声下加入至上述第一混合液中，待加入完毕后，得到第二混合液，其中，十六烷基三甲基溴化铵水溶液中十六烷基三甲基溴化铵与水的比例为0.1g：100mL，十六烷基三甲基溴化铵水溶液的加入速度为0.3mL/min，正硅酸乙酯的加入速度为10μl/min；
4)对第二混合液依次进行搅拌、酒精清洗和离心分离，搅拌的搅拌速度为100rpm，温度为18℃，时间为19h；酒精清洗三遍；离心分离的离心转速为1500rpm，时间为5min，得到聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒；
5)在将聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒分散于分散剂中，分散剂为乙醇和水的混合溶液，乙醇为2.7mL和水为0.3ml，得到分散液；
6)先将干净的玻璃基板置于表面皿内，缓慢注入去离子水直至刚浸没玻璃基板；然后，在液面上逐滴加入0.25mL的上述分散液，以便液面形成一个自组装的聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；随后，从表面皿的一角落滴加质量分数为2％的十二烷基硫酸钠水溶液，聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体被推到一起，并紧密结合，在溶液中浮着一层二维的聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；最后，把水吸走降低液位，使薄膜沉积到玻璃基板表面；
7)将带薄膜的玻璃基板于50℃下干燥12h；再从室温以4℃/min升温至300℃，并保温2h，制得二氧化硅中空球单层膜。
本实施例制得的二氧化硅中空球单层膜的SEM图如图3所示，从图3可看出二氧化硅中空球彼此紧靠，却不会重叠团聚，分散性好，形成密集的二维单层膜，提高了其对光的增透效果。
图6展示了分别采用直径为220nm、500nm、1040nm的聚苯乙烯球获得的二氧化硅中空球单层膜在不同波长下的透光率对比图，从图6可明显看出低粒径的二氧化硅中空球的增透性更好。
实施例4
本实施例提供了一种二氧化硅中空球单层膜的制备方法。该制备方法，包括如下步骤：
1)将平均直径为800nm的非交联的聚苯乙烯球分散于水中所形成聚苯乙烯球悬浮液，其中，非交联的聚苯乙烯球与水的比例为5g：100ml；
2)将0.2ml聚苯乙烯球悬浮液、0.2ml浓氨水溶液、10μl三乙醇胺(TEA)混于30mL的无水乙醇中，得到第一混合液；
3)将0.5mL十六烷基三甲基溴化铵水溶液和35μL正硅酸乙酯在800W连续超声下加入至上述第一混合液中，待加入完毕后，得到第二混合液，其中，十六烷基三甲基溴化铵水溶液中十六烷基三甲基溴化铵与水的比例为3g：100mL，十六烷基三甲基溴化铵水溶液的加入速度为0.4mL/min，正硅酸乙酯的加入速度为6μl/min；
4)对第二混合液依次进行搅拌、酒精清洗和离心分离，搅拌的搅拌速度为50rpm，温度为25℃，时间为15h；酒精清洗三遍；离心分离的离心转速为600rpm，时间为32min，得到聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒；
5)在将聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒分散于分散剂中，分散剂为乙醇和水的混合溶液，乙醇为1.5mL和水为0.2ml，得到分散液；
6)先将干净的玻璃基板置于表面皿内，缓慢注入去离子水直至刚浸没玻璃基板；然后，在液面上逐滴加入0.3mL的上述分散液，以便液面形成一个自组装的聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；随后，从表面皿的一角落滴加质量分数为3％的十二烷基硫酸钠水溶液，聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体被推到一起，并紧密结合，在溶液中浮着一层二维的聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；最后，把水吸走降低液位，使薄膜沉积到玻璃基板表面；
7)将带薄膜的玻璃基板于40℃下干燥15h；再从室温以6℃/min升温至350℃，并保温1.5h，制得二氧化硅中空球单层膜。
本实施例制得的二氧化硅中空球单层膜经过SEM测试后，发现二氧化硅中空球彼此紧靠，却不会重叠团聚，分散性好，形成密集的二维单层膜，提高了其对光的增透效果。
实施例5
本实施例提供了一种二氧化硅中空球单层膜的制备方法。该制备方法，包括如下步骤：
1)将平均直径为400nm的非交联的聚苯乙烯球分散于水中所形成聚苯乙烯球悬浮液，其中，非交联的聚苯乙烯球与水的比例为4g：100ml；
2)将0.3ml聚苯乙烯球悬浮液、0.1ml浓氨水溶液、35μl三乙醇胺(TEA)混于10mL的无水乙醇中，得到第一混合液；
3)将6mL十六烷基三甲基溴化铵水溶液和15μL正硅酸乙酯在850W连续超声下加入至上述第一混合液中，待加入完毕后，得到第二混合液，其中，十六烷基三甲基溴化铵水溶液中十六烷基三甲基溴化铵与水的比例为0.01g：100mL，十六烷基三甲基溴化铵水溶液的加入速度为0.7mL/min，正硅酸乙酯的加入速度为2μl/min；
4)对第二混合液依次进行搅拌、酒精清洗和离心分离，搅拌的搅拌速度为150rpm，温度为15℃，时间为25h；酒精清洗三遍；离心分离的离心转速为1200rpm，时间为8min，得到聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒；
5)在将聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒分散于分散剂中，分散剂为乙醇和水的混合溶液，乙醇为2mL和水为0.3ml，得到分散液；
6)先将干净的玻璃基板置于表面皿内，缓慢注入去离子水直至刚浸没玻璃基板；然后，在液面上逐滴加入0.2mL的上述分散液，以便液面形成一个自组装的聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；随后，从表面皿的一角落滴加质量分数为1％的十二烷基硫酸钠水溶液，聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体被推到一起，并紧密结合，在溶液中浮着一层二维的聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；最后，把水吸走降低液位，使薄膜沉积到玻璃基板表面；
7)将带薄膜的玻璃基板于60℃下干燥10h；再从室温以4℃/min升温至250℃，并保温2.5h，制得二氧化硅中空球单层膜。
本实施例制得的二氧化硅中空球单层膜经过SEM测试后，发现二氧化硅中空球彼此紧靠，却不会重叠团聚，分散性好，形成密集的二维单层膜，提高了其对光的增透效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (14)

1.一种二氧化硅中空球单层膜的制备方法，包括如下步骤：
将聚苯乙烯球悬浮液、氨水、三乙醇胺和乙醇混合，得到第一混合液；
在超声条件下，向所述第一混合液中加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液和正硅酸乙酯，待加入完毕后，得到第二混合液；
对所述第二混合液依次进行搅拌和分离，得到聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒；
将所述聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒分散于分散剂中，得到分散液；
将所述分散液滴加至基板上，在所述基板上自组装形成聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜；
对所述聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜进行煅烧，制得二氧化硅中空球单层膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯球悬浮液、氨水、三乙醇胺和乙醇的比例为0.2-0.4mL:0.1-0.2mL:10-35μL:10-30mL。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯球悬浮液为将非交联的聚苯乙烯球分散于水中所形成，所述非交联的聚苯乙烯球与水的比例为(2-10)g：100ml；
所述聚苯乙烯球的平均直径为220-1040nm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯球悬浮液、十六烷基三甲基溴化铵水溶液和正硅酸乙酯的体积比为0.2-0.4mL：(0.5-6)mL：(15-35)μL；
所述超声的功率为700-900W。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，向所述第一混合液中加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液的加入速度为0.3-0.8mL/min；
向所述第一混合液中加入正硅酸乙酯的加入速度为1-10μl/min。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述十六烷基三甲基溴化铵水溶液中十六烷基三甲基溴化铵与水的比例为(0.01-3)g：100mL。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的搅拌速度为50rpm-400rpm，温度为15-25℃，时间为15-25h；
所述分离为离心分离，所述离心分离的离心转速为400rpm-1500rpm，时间为5-40min。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为乙醇和水的混合溶液，所述乙醇和水的体积比为(1.5-2.7)：(0.2-0.3)。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，先将基板浸没在水中，再向基板的液面上逐滴滴加0.2-0.3mL的所述分散液。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述分散液的外侧的液面上滴加质量分数为1-3％的十二烷基硫酸钠水溶液，再吸去基板上的水，使聚苯乙烯/二氧化硅核壳微粒沉积于基板表面。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧为从室温以4-6℃/min升温至250-350℃，并保温1.5-2.5h。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在所述煅烧之前，还包括将所述聚苯乙烯/二氧化硅核壳球体单层膜于40-60℃下干燥10-15h。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述搅拌之后，所述分离之前，还包括用酒精对所述第二混合液清洗至少一次。
14.一种二氧化硅中空球单层膜，其特征在于，采用权利要求1-13中任一项所述的制备方法制得。
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