[发明专利]具有减反射微纳结构的碳基纳米颗粒薄膜及制备方法

权利要求书

1.一种具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）选择一具有减反射微纳结构的黑色吸光蝶翅；

（2）在所述蝶翅上化学沉积金属/半导体耦合的纳米颗粒；

（3）将化学沉积了所述金属/半导体耦合的纳米颗粒的蝶翅进行碳化处理，使甲壳素基蝶翅模板转换为不定型碳基模板，沉积在模板上的金属/半导耦合的纳米材料转变为复合固溶半导体纳米颗粒，碳化后的蝶翅与附着于其上的所述复合固溶半导体纳米颗粒组成减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒薄膜；其中，所述碳化处理为：

对所述蝶翅进行抽真空碳化，碳化温度为400～700℃，升温速率为1～5℃/min，保温时间1～3h。

2.根据权利要求1所述的具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒薄膜的制备方法，其特征在于，在所述步骤（1）和步骤（2）之间还包括对蝶翅进行如下步骤的前处理及活化处理：

Ⅰ）将所述蝶翅置于无水乙醇中浸泡15～30min；

Ⅱ）清洗；

Ⅲ）将所述蝶翅浸渍于体积分数为5%～15%的HNO₃溶液中1～3h；

Ⅳ）清洗；

Ⅴ）将所述蝶翅浸入乙二胺和无水乙醇的溶液中，其中乙二胺的质量分数为10%～40%，浸泡3～10h；

Ⅵ）清洗。

3.根据权利要求1所述的具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）具体包括：

a) 将所述蝶翅浸渍于一金属离子溶液，并升温和保温进行吸附反应；

b) 清洗；

c) 将吸附有金属离子的蝶翅，浸渍于一金属还原溶液中，并升温和保温进行还原反应，得到吸附有金属纳米颗粒的蝶翅；

d) 清洗；

e) 将吸附有金属纳米颗粒的蝶翅，浸渍于合成半导体纳米颗粒的反应溶液中，并进行升温和保温，得到金属/半导体耦合蝶翅；

f) 清洗；

g) 干燥。

4.根据权利要求3所述的具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒薄膜的制备方法，其特征在于，

在所述步骤a)中，所述蝶翅置于金属离子溶液中的时间为0.1～24h，所述金属离子溶液的温度为25～50℃；

在所述步骤c) 中，所述吸附有金属离子的蝶翅置于金属还原溶液中的时间为0.1-6h, 所述金属还原溶液的温度为25～50℃；

在所述步骤e) 中，所述吸附有金属纳米颗粒的蝶翅，浸渍于合成半导体纳米颗粒的反应溶液中的时间为0.5-36h，温度为50～90℃；

在所述步骤g) 中，所述金属/半导体耦合蝶翅置于真空干燥箱进行干燥，所述干燥箱温度为25～60℃。

5.根据权利要求3所述的具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）的清洗过程为：浸渍完成后将所述金属离子溶液，金属还原溶液及合成半导体纳米颗粒的反应溶液冷却至室温后，取出所述蝶翅并清洗。

6.根据权利要求3所述的具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒薄膜的制备方法，其特征在于，

所述金属离子溶液中的金属离子包括金属阳离子、络合金属离子中的一种或几种；

所述金属还原溶液包括柠檬酸钠、乳酸、二甲胺硼烷、丁二酸钠溶液、硼氢化钠溶液或硼氢化钾溶液中的一种或几种；

合成半导体纳米颗粒的反应溶液包括半导体阳离子及阴离子。

7.根据权利要求1所述的具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属选自等离子体共振较强的贵金属；所述半导体选自化合物半导体，包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物、氧化物或由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体中的一种或几种。

8.一种采用权利要求1～7中任一所述的方法制备的具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒薄膜，其特征在于，所述薄膜具有减反射微纳结构，所述薄膜上的复合固溶半导体纳米颗粒的粒径为15～200 nm。

9.根据权利要求8所述的具有减反射微纳结构的复合固溶半导体耦合的碳基纳米颗粒薄膜，其特征在于，所述薄膜为红外光热辅助光电效应薄膜，所述薄膜为红外光吸收及光热转换、光电一体化的红外光检测薄膜。