[发明专利]一种具有疏水效应的二维有序多孔纳米氧化硅减反射膜

说明书

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。

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。