[发明专利]单分散空心结构蓝色TiO2材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种单分散空心结构蓝色TiO₂材料及制备方法。该空心结构蓝色TiO₂材料内部直径为200~230 nm，壳层厚度为25~15 nm，尺寸分布均一，呈单分散性。以正硅酸四乙酯为前驱体，氨水为催化剂合成SiO₂球模板，进而在SiO₂模板球外表面包覆TiO₂壳层，通过惰性气氛中高温处理以及氢氧化钠溶液刻蚀移除SiO₂模板即可得到由于空心结构米氏散射共振现象引起的蓝色TiO₂材料。本发明使用的方法操作过程简单，原料易得，可大范围合成，并且该空心结构的米氏散射共振颜色不受观察角度的影响，呈现明亮的蓝色。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，本发明涉及一种单分散空心结构蓝色TiO₂材料及其制备方法。

背景技术

彩色在现代多媒体中扮演着重要的作用，近来光与纳米结构相互作用产生的结构色由于优异的稳定性引起了人们的广泛关注。例如，周期性排列的光子晶体展现出了明亮的颜色，这些颜色是由于特殊周期性结构的相干布拉格衍射产生的，并非来源于传统的吸收机理。

然而，周期性结构复杂的制备过程严重限制了其大规模的使用，并且多色彩结构色的设计受观察角度的影响，不同的观察角度有着不同的色彩表现，容易导致颜色搭配的混乱，影响事物的呈现效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单分散空心结构蓝色TiO₂材料。

本发明的另一个目的是提供一种单分散空心结构蓝色TiO₂材料的制备方法。

实现本发明目的（1）的技术解决方案为：一种单分散空心结构蓝色TiO₂材料，所述材料在可见光下呈蓝色，所述材料中，TiO₂的形貌为空心球结构，内部直径为200~230 nm，壳层厚度为25~15 nm，尺寸分布均一，呈单分散性。

进一步的，在所述的TiO₂壳层上分布无定型碳。

实现本发明目的（2）的技术解决方案为：一种单分散空心结构蓝色TiO₂的制备方法，以正硅酸四乙酯为前驱体，氨水为催化剂合成SiO₂球模板，进而在SiO₂模板球外表面包覆TiO₂壳层，通过惰性气氛中高温处理以及氢氧化钠溶液刻蚀移除SiO₂模板即可得到由于空心结构米氏散射共振现象引起的蓝色TiO₂材料，包括以下具体步骤：

步骤1、正硅酸四乙酯与无水乙醇和去离子水混合搅拌均匀；

步骤2、向步骤1中加入一定量浓氨水，搅拌数小时后离心洗涤分离；

步骤3、将步骤2中得到的SiO₂分散在适量的无水乙醇中备用；

步骤4、向步骤3中的SiO₂悬浮液加入一定体积的乙腈和适量的羟丙基纤维素，搅拌溶解均匀；

步骤5、配制钛酸丁酯与乙醇和乙腈的混合溶液，并将其缓慢加入到步骤4体系中，搅拌后离心洗涤、室温干燥；

步骤6、将步骤5干燥后的样品置于惰性气氛中高温热处理，自然冷却；

步骤7、将步骤6热处理后的样品分散在一定浓度的氢氧化钠溶液中，90 ^oC下回流4小时除去SiO₂模板，离心洗涤、干燥后即得到空心结构蓝色TiO₂。

进一步的，步骤1中所述的乙醇与正硅酸四乙酯的体积比为20:1-30:1，去离子水与正硅酸四乙酯的体积比为4:1~6:1。