RU2450984C1 - Method of producing silicon dioxide-based thin nanostructured single-layer coatings via sol gel method in presence of inorganic acids and salts thereof - Google Patents

Method of producing silicon dioxide-based thin nanostructured single-layer coatings via sol gel method in presence of inorganic acids and salts thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2450984C1
RU2450984C1 RU2010148188/03A RU2010148188A RU2450984C1 RU 2450984 C1 RU2450984 C1 RU 2450984C1 RU 2010148188/03 A RU2010148188/03 A RU 2010148188/03A RU 2010148188 A RU2010148188 A RU 2010148188A RU 2450984 C1 RU2450984 C1 RU 2450984C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silicon dioxide
film
sol
layer coatings
salts
Prior art date
Application number
RU2010148188/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Людмила Павловна Борило (RU)
Людмила Павловна Борило
Лариса Николаевна Спивакова (RU)
Лариса Николаевна Спивакова
Екатерина Сергеевна Иванова (RU)
Екатерина Сергеевна Иванова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (ТГУ)
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (ТГУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (ТГУ)
Priority to RU2010148188/03A priority Critical patent/RU2450984C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2450984C1 publication Critical patent/RU2450984C1/en

Links

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of producing silicon dioxide-based thin nanostructured single-layer coatings involves a silicon tretraalkoxide sol gel process in the presence of an additive of hydrochloric acid and yttrium chloride, in the presence of which, after heating, a transparent silicon dioxide-based film having an antireflection effect is formed. A film-forming solution is prepared with the following ratio of components, wt %: tetraethoxysilane 4.37-5.81, yttrium chloride crystalline hydrate 6.65-8.67, hydrochloric acid - 0.01, 96 wt % ethyl alcohol being the balance. After maturation, the film-forming solution is deposited onto a glass substrate and subjected to thermal treatment in steps. The sample is heated in an air atmosphere at 500-700°C for one hour.
EFFECT: shorter time for obtaining an antireflection nanoporous coating.
3 ex

Description

Изобретение относится к тонкопленочным интерференционным покрытиям для просветления оптических элементов.The invention relates to thin-film interference coatings for the illumination of optical elements.

Известен способ получения мезопористых смешанных оксидов ZrO2-SiO2 (статья В.Н.Витер «Золь-гель синтез мезопористых смешанных оксидов ZrO2-SiO2» // Журнал прикладная химия, 2010, Т.83, Вып.2. С.198-202) золь-гель методом с использованием оксохлорида циркония ZrOCl2·8H2O и тетраэтилортосиликата Si(OEt)4 в водно-этанольной среде в присутствии азотной кислоты. Расчетное количество ZrOCl2·8H2O растворяли в воде, добавляли этиловый спирт, Si(OEt)4 и HNO3. Смесь нагревали на водяной бане при 60°С в течение 1-3 ч, полученные гели высушивали и отжигали до получения оксидов. Недостатком известного способа является получение мезопористых оксидных систем только в виде порошков ксерогелей, что ограничивает область их практического использования.A known method of producing mesoporous mixed oxides of ZrO 2 -SiO 2 (article V. N. Viter "Sol-gel synthesis of mesoporous mixed oxides ZrO 2 -SiO 2 " // Journal of Applied Chemistry, 2010, V.83, Issue 2. C. 198-202) sol-gel method using zirconium oxochloride ZrOCl 2 · 8H 2 O and tetraethylorthosilicate Si (OEt) 4 in an aqueous-ethanol medium in the presence of nitric acid. The calculated amount of ZrOCl 2 · 8H 2 O was dissolved in water, ethyl alcohol, Si (OEt) 4 and HNO 3 were added. The mixture was heated in a water bath at 60 ° C for 1-3 hours, the obtained gels were dried and annealed to obtain oxides. The disadvantage of this method is to obtain mesoporous oxide systems only in the form of xerogel powders, which limits the scope of their practical use.

Известен способ получения тонких просветляющих покрытий на основе мезопористого диоксида кремния золь-гель методом (статья Б.Б.Троицкий, В.Н.Денисов, М.А.Новиков и др. «Получение тонких просветляющих покрытий на основе мезопористого диоксида кремния золь-гель методом в присутствии карбоцепных полимеров, статических сополимеров // Журнал прикладной химии, 2008. Т.81. Вып.8. С.1365-1369) с низким показателем преломления 1,25-1,34 при использовании карбоцепных полимеров и статических сополимеров. Пленкообразующий раствор готовили на основе тетраэтоксисилана, изопропилового спирта, поливинбутираля или повивилинацетата и соляной кислоты. Покрытия получали на подложках их стекла при следующем режиме: стекла с покрытием оставляли при комнатной температуре в течение 12 ч, затем стекла с покрытием помещали в термостат при 150°С и нагревали со скоростью 5 град·мин-1 до температуры 500°С, при этой температуре выдерживали в течение 5-6 ч. Недостатком известного способа получения тонкопленочного однослойного покрытия является многоступенчатый режим получения и длительность времени получения.A known method of producing thin antireflective coatings based on mesoporous silica sol-gel method (article B. B. Troitsky, V. N. Denisov, M. A. Novikov and others. "Obtaining thin antireflection coatings based on mesoporous silica sol-gel method in the presence of carbochain polymers, static copolymers // Journal of Applied Chemistry, 2008. V.81. Issue 8. P.1365-1369) with a low refractive index of 1.25-1.34 when using carbochain polymers and static copolymers. A film-forming solution was prepared on the basis of tetraethoxysilane, isopropyl alcohol, polyvinyl butyral or povivilin acetate and hydrochloric acid. Coatings were obtained on their glass substrates in the following mode: coated glasses were left at room temperature for 12 hours, then coated glasses were placed in a thermostat at 150 ° C and heated at a rate of 5 deg · min -1 to a temperature of 500 ° C, at this temperature was maintained for 5-6 hours. A disadvantage of the known method for producing a thin-film single-layer coating is a multi-stage mode of production and the length of time of receipt.

Известен способ получения тонких просветляющих покрытий на основе мезопористого диоксида кремния золь-гель методом в присутствии олигомеров окиси этилена, олигомеров окиси пропилена (патент РФ 2368576, опубл. 27.09.2009, С03С 17/30), выбранный в качестве прототипа.A known method of producing thin antireflection coatings based on mesoporous silica by the sol-gel method in the presence of ethylene oxide oligomers, propylene oxide oligomers (RF patent 2368576, publ. 09/27/2009, С03С 17/30), selected as a prototype.

Способ получения тонких 50-150 нм однослойных просветляющих покрытий с низким показателем преломления 1,23-1,26 на основе мезопористо диоксида кремния на изделиях из силикатного стекла с максимумом пропускания 98,7-99,0% в видимой области спектра включает в себя золь-гель процесс тетраалкоксида кремния в присутствии органической добавки в концентрации 0,1-5,0 вес.%, лучше 1,0-3,5 вес.% к весу золя, с использованием техники EISA, нагревание образца с покрытиями в атмосфере воздуха при 300-600°С в течение нескольких часов с целью термического разрушения органической добавки. В качестве органической добавки, которая определяет самопроизвольное микроразделение неорганической и органической фаз при образовании твердого покрытия на стекле, используются олигомеры окиси этилена и олигомеры окиси пропилена различной молекулярной массы.The method for producing thin 50-150 nm single-layer antireflection coatings with a low refractive index of 1.23-1.26 based on mesoporous silica on silicate glass products with a transmission maximum of 98.7-99.0% in the visible region of the spectrum includes a sol -gel process of silicon tetraalkoxide in the presence of an organic additive in a concentration of 0.1-5.0 wt.%, preferably 1.0-3.5 wt.% to the weight of the sol, using the EISA technique, heating the sample with coatings in air at 300-600 ° C for several hours with the aim of thermal destruction of organic tion additive. As an organic additive, which determines the spontaneous micro-separation of inorganic and organic phases during the formation of a solid coating on glass, ethylene oxide oligomers and propylene oxide oligomers of various molecular weights are used.

Недостатками известного способа является длительность процесса способа получения тонких просветляющих покрытий вследствие использования органической добавки, для термического разложения которой требуется несколько часов.The disadvantages of this method is the length of the process for producing thin antireflection coatings due to the use of an organic additive, which takes several hours to decompose thermally.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения тонких наноструктирированных однослойных покрытий на основе диоксида кремния золь-гель методом в присутствии неорганических кислот и их солей с целью снижения времени получения просветляющего нанопористого покрытия.The objective of the present invention is to develop a method for producing thin nanostructured single-layer coatings based on silicon dioxide by the sol-gel method in the presence of inorganic acids and their salts in order to reduce the time to obtain antireflection nanoporous coating.

Поставленная задача решается тем, что способ получения тонких наноструктурированных однослойных покрытий на основе диоксида кремния золь-гель методом в присутствии неорганических кислот и их солей включает золь-гель процесс тетраалкоксида кремния(тетраэтоксисилана) в присутствии добавки, при наличии которой в золь-гель процессе с последующим нагреванием образца с покрытием образуется прозрачная пленка на основе диоксида кремния с просветляющим эффектом, но в отличие от прототипа, нагревание образца проводят в атмосфере воздуха при 500-700°С в течение одного часа, в качестве добавки используют соляную кислоту, хлорид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved in that the method for producing thin nanostructured single-layer coatings based on silicon dioxide by the sol-gel method in the presence of inorganic acids and their salts includes the sol-gel process of silicon tetraalkoxide (tetraethoxysilane) in the presence of an additive in the presence of which in the sol-gel process with subsequent heating of the coated sample forms a transparent film of silicon dioxide with an antireflection effect, but unlike the prototype, the sample is heated in an atmosphere of air at 5 00-700 ° C for one hour, hydrochloric acid, yttrium chloride are used as additives in the following ratio of components, wt.%:

Тетраэтоксисилан - 4,37-5,81Tetraethoxysilane - 4.37-5.81

Кристаллогидрат хлорида иттрия - 6,65-8,67Yttrium chloride crystalline hydrate - 6.65-8.67

Соляная кислота - 0,01Hydrochloric acid - 0.01

96% мас. этиловый спирт - остальное.96% wt. ethyl alcohol - the rest.

Примеры конкретного осуществления изобретения приведены ниже.Examples of specific embodiments of the invention are given below.

Пример 1.Example 1

Для приготовления 100 мл пленкообразующего раствора необходимо взять 8,67 г кристаллогидрата хлорида иттрия и растворить его в 70 мл 96 мас.% этилового спирта, затем добавить 4,10 мл тетраэтоксисилан с плотностью 0,94 г/см3, затем добавить 0,01 мл соляной кислоты с плотностью 1,19 г/см3 и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания раствора в течение 24 ч ПОР наносят на стеклянную подложку методом центрифугирования и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°С в течение 20 мин и при температурах 700°С в течение 1 ч, при этом получается тонкая пленка состава мезопористого диоксида кремния толщиной 75 нм с низким показателем преломления 1,26, обусловленным просветляющим эффектом.To prepare 100 ml of a film-forming solution, it is necessary to take 8.67 g of crystalline hydrate of yttrium chloride and dissolve it in 70 ml of 96 wt.% Ethanol, then add 4.10 ml of tetraethoxysilane with a density of 0.94 g / cm 3 , then add 0.01 ml of hydrochloric acid with a density of 1.19 g / cm 3 and bring to a volume of 100 ml with ethyl alcohol. After the solution has matured for 24 h, POR is applied to the glass substrate by centrifugation and subjected to stepwise heat treatment at 60 ° C for 20 min and at 700 ° C for 1 h, and a thin film of mesoporous silicon dioxide with a thickness of 75 nm is obtained with a low refractive index of 1.26 due to the antireflection effect.

Пример 2.Example 2

Для приготовления 100 мл пленкообразующего раствора необходимо взять 7,12 г кристаллогидрата хлорида иттрия и растворить его в 70 мл 96 мас.% этилового спирта, затем добавить 4,80 мл тетраэтоксисилан с плотностью 0,94 г/см3, затем добавить 0,01 мл соляной кислоты с плотностью 1,19 г/см3 и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания раствора в течение 24 ч ПОР наносят на стеклянную подложку методом центрифугирования и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°С в течение 20 мин и при температурах 700°С в течение 1 ч, при этом получается тонкая пленка на основе мезопористого диоксида кремния толщиной 55 нм с низким показателем преломления 1,25, обусловленным просветляющим эффектом.To prepare 100 ml of a film-forming solution, it is necessary to take 7.12 g of crystalline hydrate of yttrium chloride and dissolve it in 70 ml of 96 wt.% Ethanol, then add 4.80 ml of tetraethoxysilane with a density of 0.94 g / cm 3 , then add 0.01 ml of hydrochloric acid with a density of 1.19 g / cm 3 and bring to a volume of 100 ml with ethyl alcohol. After the solution has matured for 24 h, POR is applied to the glass substrate by centrifugation and subjected to stepwise heat treatment at 60 ° C for 20 min and at 700 ° C for 1 h, and a thin film of 55 mesoporous silicon dioxide is obtained nm with a low refractive index of 1.25 due to the antireflection effect.

Пример 3.Example 3

Для приготовления 100 мл пленкообразующего раствора необходимо взять 6,65 г кристаллогидрата хлорида иттрия и растворить его в 70 мл 96 мас.% этилового спирта, затем добавить 5,46 мл тетраэтоксисилан с плотностью 0,94 г/см3, затем добавить 0,01 мл соляной кислоты с плотностью 1,19 г/см3 и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания раствора в течение 24 ч ПОР наносят на стеклянную подложку методом центрифугирования и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°С в течение 20 мин и при температурах 700°С в течение 1 ч, при этом получается тонкая пленка состава мезопористого диоксида кремния толщиной 95 нм с низким показателем преломления 1,25, обусловленным просветляющим эффектом.To prepare 100 ml of a film-forming solution, it is necessary to take 6.65 g of crystalline hydrate of yttrium chloride and dissolve it in 70 ml of 96 wt.% Ethanol, then add 5.46 ml of tetraethoxysilane with a density of 0.94 g / cm 3 , then add 0.01 ml of hydrochloric acid with a density of 1.19 g / cm 3 and bring to a volume of 100 ml with ethyl alcohol. After the solution has matured for 24 h, POR is applied to the glass substrate by centrifugation and subjected to stepwise heat treatment at 60 ° C for 20 min and at 700 ° C for 1 h, and a thin film of the composition of mesoporous silicon dioxide with a thickness of 95 nm is obtained with a low refractive index of 1.25 due to the antireflection effect.

Claims (1)

Способ получения тонких наноструктурированных однослойных покрытий на основе диоксида кремния золь-гель методом в присутствии неорганических кислот и их солей, включающий золь-гель процесс тетраалкоксида кремния в присутствии добавки, при наличии которой в золь-гель процессе с последующим нагреванием образца с покрытием образуется прозрачная пленка на основе диоксида кремния с просветляющим эффектом, отличающийся тем, что нагревание образца проводят в атмосфере воздуха при 500-700°С в течение одного часа, в качестве добавки используют соляную кислоту, хлорид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тетраэтоксисилан 4,37-5,81 Кристаллогидрат хлорида иттрия 6,65-8,67 Соляная кислота 0,01 96 мас.% этиловый спирт Остальное
A method for producing thin nanostructured single-layer coatings based on silicon dioxide by the sol-gel method in the presence of inorganic acids and their salts, comprising the sol-gel process of silicon tetraalkoxide in the presence of an additive, in the presence of which a transparent film forms in the sol-gel process, followed by heating the coated sample based on silicon dioxide with an antireflection effect, characterized in that the heating of the sample is carried out in an atmosphere of air at 500-700 ° C for one hour, as an additive Brine acid, yttrium chloride at the following component ratio, wt.%:
Tetraethoxysilane 4.37-5.81 Yttrium chloride crystalline hydrate 6.65-8.67 Hydrochloric acid 0.01 96 wt.% Ethyl alcohol Rest
RU2010148188/03A 2010-11-25 2010-11-25 Method of producing silicon dioxide-based thin nanostructured single-layer coatings via sol gel method in presence of inorganic acids and salts thereof RU2450984C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010148188/03A RU2450984C1 (en) 2010-11-25 2010-11-25 Method of producing silicon dioxide-based thin nanostructured single-layer coatings via sol gel method in presence of inorganic acids and salts thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010148188/03A RU2450984C1 (en) 2010-11-25 2010-11-25 Method of producing silicon dioxide-based thin nanostructured single-layer coatings via sol gel method in presence of inorganic acids and salts thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2450984C1 true RU2450984C1 (en) 2012-05-20

Family

ID=46230706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010148188/03A RU2450984C1 (en) 2010-11-25 2010-11-25 Method of producing silicon dioxide-based thin nanostructured single-layer coatings via sol gel method in presence of inorganic acids and salts thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2450984C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526926C1 (en) * 2013-05-18 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный исследовательский Томский государственный университет Light-redistributing coating
RU2606009C2 (en) * 2015-04-29 2017-01-10 Федеральное Государственное бюджетное учреждение науки Институт металлорганической химии им. Г.А. Разуваева Российской академии наук Method of producing silicon dioxide coatings on silicate glass
RU2639700C1 (en) * 2013-11-08 2017-12-21 ЕПГ Инджиниад наноПродактс Джёмани АГ Anticorrosive coating and method of its production
RU2713004C1 (en) * 2018-11-27 2020-02-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева Российской академии наук Method of obtaining coatings from silicon dioxide on silicate glass at low curing temperature of 60-90 °c, having increased hardness

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU437812A1 (en) * 1972-08-16 1974-07-30 Предприятие П/Я Х-5263 Silicate Coating Solution
RU2159158C2 (en) * 1993-06-04 2000-11-20 Ппг Индастриз Огайо Инк. Neutral coated article with low radiating power and method of its manufacture
US6511721B1 (en) * 1999-08-04 2003-01-28 Tomoegawa Paper Co., Ltd. Anti-reflective material
RU2368576C2 (en) * 2007-12-25 2009-09-27 Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН Method for production of thin antireflection layers based on mesoporous silicon dioxide by sol-gel method in presence of oligomers of ethylene oxide, oligomers of propylene oxide
CN101694018A (en) * 2009-10-14 2010-04-14 长春理工大学 Process for preparing uropium-doped yttrium oxide @ silicon dioxide bean-shaped nano-cables

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU437812A1 (en) * 1972-08-16 1974-07-30 Предприятие П/Я Х-5263 Silicate Coating Solution
RU2159158C2 (en) * 1993-06-04 2000-11-20 Ппг Индастриз Огайо Инк. Neutral coated article with low radiating power and method of its manufacture
US6511721B1 (en) * 1999-08-04 2003-01-28 Tomoegawa Paper Co., Ltd. Anti-reflective material
RU2368576C2 (en) * 2007-12-25 2009-09-27 Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН Method for production of thin antireflection layers based on mesoporous silicon dioxide by sol-gel method in presence of oligomers of ethylene oxide, oligomers of propylene oxide
CN101694018A (en) * 2009-10-14 2010-04-14 长春理工大学 Process for preparing uropium-doped yttrium oxide @ silicon dioxide bean-shaped nano-cables

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526926C1 (en) * 2013-05-18 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный исследовательский Томский государственный университет Light-redistributing coating
RU2639700C1 (en) * 2013-11-08 2017-12-21 ЕПГ Инджиниад наноПродактс Джёмани АГ Anticorrosive coating and method of its production
US10308817B2 (en) 2013-11-08 2019-06-04 Epg Engineered Nanoproducts Germany Ag Anticorrosion layer and process for production thereof
US11053397B2 (en) 2013-11-08 2021-07-06 Epg Engineered Nanoproducts Germany Ag Anticorrosion layer and process for production thereof
RU2606009C2 (en) * 2015-04-29 2017-01-10 Федеральное Государственное бюджетное учреждение науки Институт металлорганической химии им. Г.А. Разуваева Российской академии наук Method of producing silicon dioxide coatings on silicate glass
RU2713004C1 (en) * 2018-11-27 2020-02-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева Российской академии наук Method of obtaining coatings from silicon dioxide on silicate glass at low curing temperature of 60-90 °c, having increased hardness

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU748451B2 (en) Process for depositing optical layers
RU2450984C1 (en) Method of producing silicon dioxide-based thin nanostructured single-layer coatings via sol gel method in presence of inorganic acids and salts thereof
AU2002338733B2 (en) Novel hybrid sol for producing abrasion-resistant SiO2 antireflection coatings
JP5243065B2 (en) Antireflection film and optical element
JP2009237551A (en) Anti-reflection coating and its production method
ES2755412T3 (en) Coated glass sheet
JP2008542009A (en) Silica film morphology control
CN102991033A (en) Gradient-refractive-index silicon-dioxide antireflection film glass and preparation method thereof
JP2013523986A (en) Method for producing hybrid material obtained by rapid condensation of organosilicon sol
JP2003533427A (en) Improved coating binder
JP2538527B2 (en) Method for producing metal oxide glass film and spherical fine particles
Iwashita et al. Water permeation properties of SiO2‐RSiO3/2 (R= methyl, vinyl, phenyl) thin films prepared by the sol‐gel method on nylon‐6 substrate
RU2542997C1 (en) Clarifying thin-film coating based on silicon(iv) and bismuth(iii) oxide compounds
RU2599294C1 (en) Method of producing thin-film coating
CN107649106B (en) Nano-crystalline ordered mesoporous TiO2Film and method for producing same
RU2632835C1 (en) Method of producing thin-film coating based on complex oxide systems
RU2497680C1 (en) METHOD OF PRODUCING SiO2-ZrO2-P2 O5-CaO-BASED COATING
RU2404923C1 (en) Composition for making thin film based on system of double oxides of zirconium and titanium
RU2526926C1 (en) Light-redistributing coating
JP2005097030A (en) Organic inorganic hybrid glass-like material and its manufacturing method
CN107500300B (en) Ordered mesoporous TiO2-SiO2Nano composite film and preparation method thereof
RU2411187C1 (en) Composition for making thin films based on system of double oxides of zirconium and zinc
RU2490074C1 (en) Method of producing high-porous coating on basis of double silicon and nickel oxides
RU2667300C1 (en) Anti-adhesion coating of fungicidal action
RU2626105C1 (en) Method of obtaining solar-gel coating based on silicon dioxide

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181126