[发明专利]基于四氧化三铁/二氧化硅核壳结构纳米颗粒制备磁性非晶光子晶体的方法

说明书

本发明提供了一种基于四氧化三铁/二氧化硅核壳结构纳米颗粒制备磁性非晶光子晶体的方法，包括以下步骤：将柠檬酸钠溶解在乙二醇中溶解后，加入醋酸钠，去离子水；将六水氯化铁常温下搅拌溶解于另一份乙二醇中。继续加热搅拌两份溶液，并转移到聚四氟乙烯内衬中，得到超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒后；溶解在去离子水中，水浴加热，同时通入保护气氮气，后将乙醇，氨水逐次加入烧瓶中，机械搅拌后，加入正硅酸四乙酯；无水乙醇与去离子水混合液洗涤，得到核壳结构的磁性复合颗粒后；借助磁铁，将水分移除，恒温干燥30分钟，得到具有特定颜色的磁性非晶光子晶体。本发明工艺简单，成本低，不仅具有优异的颜色效果，而且具有磁性。

技术领域

本发明属于非晶光子晶体制备技术领域，具体涉及一种基于四氧化三铁/二氧化硅核壳结构纳米颗粒制备磁性非晶光子晶体的方法。

背景技术

生物界的色彩可以根据颜色机制分为两大类：色素色和结构色。但由于色素色分子不稳定，容易在自然环境中分解，与色素色相比，结构色便具有了较多的优点，颜色稳定不易褪色，光致发光对眼睛辐射较低，材料本身对环境污染较小，符合现在绿色环保的理念。结构色可以根据颜色效果分为两大类：光子晶体与非晶光子晶体。光子晶体是由规整的周期性结构组成，产生的颜色鲜艳但却有明显的角度依赖性，进而影响了其实用价值。而非晶光子晶体，其“短程有序，长程无序”的特殊结构具备了各向同性的光子带隙，导致了非虹彩效应，光局域化等现象，赋予了材料生动且不随角度变化的颜色效果，这使得非晶光子晶体在多功能涂料、显示和光电器件等领域具有很大的潜在应用价值。常用于制备非晶光子晶体的材料主要有二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、硫化锌等化合物微纳球以及聚苯乙烯球等高分子微纳球，但材料具有较低的折射率的缺点。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种基于四氧化三铁/二氧化硅核壳结构纳米颗粒制备磁性非晶光子晶体的方法，制作工艺简单，并且其原料之一的四氧化三铁折射率高。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

包括以下步骤：

步骤S1、将柠檬酸钠溶解在乙二醇中，60℃水浴加热搅拌溶解，充分溶解后，加入醋酸钠，溶解后加入去离子水，得到A液；将六水氯化铁常温下搅拌溶解于另一份乙二醇中，得到B液；将B液倒入A液中，继续加热搅拌，20min后得到C液，将C液转移到聚四氟乙烯内衬中，密封条件下加热反应，温度为200℃-220℃，反应时间为8-12小时；反应后，用无水乙醇与去离子水的混合液洗涤数次，得到超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒；

步骤S2、将步骤S1得到的超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒溶解在去离子水中，转移到三颈烧瓶中，55℃水浴加热，同时通入保护气氮气，后将乙醇，氨水逐次加入烧瓶中，机械搅拌；20分钟后，加入正硅酸四乙酯；反应20分钟后转移到烧杯中，用无水乙醇与去离子水的混合液洗涤，得到核壳结构的磁性复合颗粒；

步骤S3、将步骤S2中得到的磁性复合颗粒，借助磁铁，将水分移除，置于60℃干燥箱中，恒温干燥30分钟，得到具有特定颜色的磁性非晶光子晶体。

进一步的，步骤S1中，柠檬酸钠的质量、A液中乙二醇的体积、醋酸钠的质量、A液中去离子水的体积、六水氯化铁的质量与B液中乙二醇的体积比为0.318g:20mL：1.5g：(1mL-1.8mL)：0.819g：10mL。

进一步的，步骤S1中，密封条件下加热反应的温度为200℃，反应的时间为10小时。

进一步的，步骤S1，混合液中无水乙醇与去离子水的体积比为20mL：30mL，洗涤次数为3次。

进一步的，步骤S2中，超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒的质量与去离子水的体积的配比为100mg：12mL，借助超声机超声处理30分钟。