[发明专利]一种无机-无机纳米叠层复合膜的制备方法

说明书

本发明提供一种无机‑无机纳米叠层复合膜的制备方法。将纳米材料粉末分散在能与水互溶的溶剂中形成均匀的分散液，将分散液注射到水表面，纳米材料在水表面形成一层均匀透明的超薄膜，反复交替转移两种或两种以上纳米材料超薄膜至基底上，形成无机‑无机纳米叠层复合膜。这些纳米杂化叠层复合薄膜由不同纳米材料超薄膜交替堆叠而成，具有均匀有序的纳米叠层结构。

技术领域

本发明涉及纳米材料科学与技术领域，特别涉及无机-无机纳米复合薄膜领域。

背景技术

在数十年的发展过程中，研究人员逐步对纳米材料有了深入了解，从而在材料科学研究中取得了快速的发展。其中，无机-无机纳米复合薄膜因具有独特的物理性质而得到了广泛的应用，如在催化、传感器、光电器件、纳米生物技术、能量存储和转换等方面，纳米膜材料都具有重要的科学和实际应用价值。纳米薄膜材料的制备技术也逐步得到提高，如有化学气相沉积、原子层沉积、胶体组装和分子束外延等方法。然而这些方法一般对环境和设备具有较高的要求，使材料的制备过程受到限制，同时增加了材料的制备成本。为了实现多种功能集成，需要将两种或两种以上不同的纳米材料进行均匀有序复合。此时，使用上述薄膜制备方法无法快捷有效地制备多组分均匀有序分布的纳米杂化薄膜。

随着纳米制造技术的不断发展，研究人员还发明了自组装技术，为实现材料的高度有序整合提供了新思路。自组装技术包括真空抽滤自组装、Langmuir-Blodgett自组装、界面辅助自组装等。这些自组装技术都能够将纳米材料整合，得到高度有序的结构。然而，这些组装技术只停留在实验室阶段，难以高效快速的制备大面积纳米杂化薄膜。作为纳米杂化薄膜材料，其分散性和结构有序性是我们必须关注的，它关系到所构建的纳米杂化薄膜材料是否具备结构单元材料的基本功能。因此，创新无机-无机纳米杂化薄膜的制备方法还需要进一步探索。

为此，本发明主要解决了功能性纳米薄膜材料中单元材料的稳定性、分散性以及相互作用等方面的问题，可控制备均匀有序的纳米杂化叠层薄膜。该薄膜能够将上述零维、一维与二维材料的任意两种或三种以上进行组合，同时将各单元材料的优异性能集成，赋予材料多功能性。该方法的优势在于操作简便，易于大规模制备，且制备过程易于控制。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提出一种制备纳米杂化叠层复合膜的方法，步骤包括：

1)将纳米纤维或纳米片分散在可与水互溶的溶剂中，形成均匀的分散液；

2)将上述分散液注射到水表面，纳米纤维或者纳米片在水表面形成一层均匀透明的超薄膜；

3)将水表面形成的不同纳米材料超薄膜交替转移到基底上，得到纳米纤维/纳米纤维杂化叠层复合薄膜或者纳米纤维/纳米片杂化叠层复合薄膜或者纳米片/纳米片叠层复合薄膜。

进一步，本发明还提供一种无机-无机纳米叠层复合膜的制备方法，所述无机-无机纳米叠层复合膜由在水表面形成的不同无机纳米材料超薄膜交替堆叠而成；具体制备步骤如下：

(1)将一种无机纳米材料分散在能与水互溶的有机溶剂中，形成均匀的分散液，将分散液缓慢注射到水表面，无机纳米材料在水表面形成一层均匀透明的超薄膜；

(2)将另一种无机纳米材料分散在能与水互溶的有机溶剂中，形成均匀的分散液，将分散液缓慢注射到水表面，另一种无机纳米材料在水表面形成一层均匀透明的超薄膜；

(3)将水表面形成的不同无机纳米材料超薄膜交替转移到基底上，得到无机-无机纳米叠层复合膜。