[发明专利]一种等离子体、磁性一体化金属纳米颗粒薄膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属纳米颗粒薄膜领域，具体涉及一种具有减反射微观结构的等离子体、磁性一体化金属纳米颗粒薄膜及制备方法。

背景技术

现在比较成熟的纳米颗粒薄膜系统制备方法有化学气相沉积（CVD）、离子溅射、高能球磨、电镀沉积和等离子电弧等方法。但上述方法都存在着一些缺陷，如高能耗、低产出、制备得到的产品形貌差、颗粒粒度不均一、多成分耦合纳米颗粒制备难、亚微米结构耦合困难等，这些缺点都在一定程度上限制了这些制备方法的推广和应用。因此寻找简易有效的生产方法是当前该领域的研究重点和热点。

功能材料的突破往往是科学家们从自然界得到启发开始的，生物经过漫长的进化，为了适应环境以求生存，大多具有结构复杂而功能强大的机体，例如，壁虎利用足毛而能牢牢附在竖立的墙上，蝴蝶由于其翅膀具有精细的微观结构而呈现彩虹色或黑色，并拥有自清洁功能。这些机体的微观结构对它们的性能起着决定性的作用，利用这些生物作为模板，制备具有分级精细结构的功能材料将大大提高材料的性能，并简化生产方法。目前，使用生物体作为模板，制备功能材料的方法使用已经比较广泛，但利用碟翅作为模板宏观大尺度制备等离子体、磁性一体化金属纳米颗粒薄膜，并结合蝶翅的减反射微观结构的方案还未见报道。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种等离子体、磁性一体化金属纳米颗粒薄膜的制备方法，以实现制备一种具有减反射微观结构的纳米颗粒薄膜，并且该薄膜的纳米颗粒为等离子体、磁性一体化的金属纳米颗粒。

本发明的另一个目的在于提供一种等离子体、磁性一体化金属纳米颗粒薄膜，以实现金属纳米颗粒薄膜具有宽波段光吸收性能、高效的光热转换性能以及良好的红外光致磁变效应。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：

一种等离子体、磁性一体化金属纳米颗粒薄膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）选择一具有减反射微观结构的蝶翅；

（2）在所述蝶翅上化学沉积等离子体、磁性一体化金属纳米颗粒；

（3）将化学沉积了所述金属纳米颗粒后的蝶翅进行碳化处理，碳化后的蝶翅与附着于其上的所述金属纳米颗粒组成金属纳米颗粒薄膜。

较佳地，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：

a）将所述蝶翅置于无水乙醇中浸泡15～30min；

b）清洗；

c）将所述蝶翅浸渍于体积分数为5%～15%的HNO₃溶液中1～3h；

d）清洗；

e）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；

f）清洗。

较佳地，所述步骤（2）具体包括：

将所述蝶翅浸渍于一烧杯中，所述烧杯中装有等离子体、磁性一体化金属还原溶液；

将所述烧杯置于干燥箱中或恒温水浴中，通过干燥箱或恒温水浴进行升温和保温。

较佳地，所述蝶翅置于磁性金属还原溶液中的时间为0.1～24h，所述磁性金属还原溶液的温度为25～90℃。

较佳地，所述步骤（2）还包括，浸渍完成后将所述磁性金属还原溶液冷却至室温后，取出所述蝶翅并清洗。

较佳地，所述步骤（2）完成后，对化学沉积了磁性金属纳米颗粒的蝶翅进行干燥处理。

较佳地，将所述蝶翅放入真空干燥箱中，室温下抽真空干燥。

较佳地，所述步骤（3）包括，将所述蝶翅置于管式炉中，抽真空碳化，碳化温度为400～900℃，升温速率为1～5℃/min，保温时间1～3h。

较佳地，所述磁性金属还原溶液包括等离子体、磁性一体化金属盐以及还原性溶液，所述等离子体、磁性一体化金属溶液中的金属阳离子为磁性金属阳离子。

较佳地，所述还原性溶液还包括柠檬酸钠，乳酸以及二甲胺硼烷、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。

一种采用上述方法制备的等离子体、磁性一体化金属纳米颗粒薄膜，所述薄膜具有减反射微观结构，所述薄膜上的金属纳米颗粒的粒径为15～200 nm。

较佳地，所述金属纳米颗粒薄膜为一种红外光致磁变等离子体、磁性一体化薄膜，该薄膜为红外光吸收及光热转换器一体化的红外光致磁变薄膜。

以上提到的清洗的方法可选用任何业内常用方法，在本发明的具体实施例中，均采用去离子水清洗。