[发明专利]一种低角度依赖性红色硫化镉结构色薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种低角度依赖性红色硫化镉结构色薄膜及其制备方法，包括以下步骤：步骤1，分别配制得到镉源、硫源和混合基溶液；步骤2，将硫源和镉源加入混合基溶液中，高温反应制得种子溶液；步骤3，步骤2反应完后，所得种子溶液置于冰水中，快速冷却至室温，离心保留亮黄澄清透明的上清液；步骤4，上清液中加入四水合硝酸镉和硫脲；在55‑65℃下反应50‑70min，然后加热至160‑170℃反应60‑120min，洗涤后超声分散在乙醇溶剂中；步骤5，采用垂直沉降法进行镀膜。本发明得到的硫化镉结构色薄膜，结构各向同性，呈色稳定，不易褪色，角度依赖性弱，颜色不会随观察角度的变化而变化。

技术领域

本发明属于结构色材料制备技术领域，具体涉及一种低角度依赖性红色硫化镉结构色薄膜及其制备方法。

背景技术

高低折射率的材料交替排列形成周期性结构，即光子晶体，特定波长的光线不能通过其产生的光子带隙，从而产生了结构色。结构色是一种物理呈色，具有颜色鲜艳、永不褪色、环境友好、制备周期短等优点。

近些年来通过胶体微球的有序自组装法，能够形成蛋白石结构光子晶体，最后光线在具有周期性结构的光子晶体表面形成通过干射、衍射、散射等作用，从而产生绚丽多彩的结构色，但是因为具有虹彩效应，即不同方向观察到的颜色不同，大大限制了结构色在平板显示、印刷媒介以及光学设备等方面的应用。

通常，制备的光子晶体粉体状态一般呈现出白色。只有通过组装成有序的光子晶体薄膜之后才能呈现出结构色(CN108059829A、CN107987216A)。添加微量黑色颜料能够提高色彩饱和度，而且能够有效降低结构色对角度的依赖性，达到随着观察角度变化结构色保持不变的效果(CN105174302B、105175015A、103788770A)，其中炭黑或者黑色素的作用在于能够在可见光波段内有较强的吸收，从而降低非相干散射，使得结构色薄膜在短程有序、长程无序的状态下也能够表现出较高的色彩饱和度，同时这种短程有序、长程无序的结构因为各向同性，所以具有低角度依赖性，即随着观察角度的变化，颜色基本不变，能够应用于显示、印刷等方面。

但将粉体与一定量黑色物质混合制膜，工艺较复杂，往往需要较长时间的超声混合；且蛋白石结构对镀膜环境要求很高，易受外界环境干扰，纳米结构的黑色素会造成薄膜结构的缺陷，并且微弱的环境波动都会对薄膜的质量有很大的影响，因此很难被广泛应用。同时，纳米级炭黑具有较高的表面能，因此存在难分散、易团聚，并且在多数溶液中难以溶解等缺点，而有机黑色染料需要进行拼色、混色等工艺过程，过程复杂且制备出来的有机黑色染料不稳定。近些年来，半导体硫化物(比如硫化镉)材料因其较高的色彩饱和度，主要作为单一黄色色料使用，此外硫化镉主要用作颜料。硫化镉和硒化镉用于制造光敏电阻、太阳能电池、光催化剂等。

目前为止，还没有文献对利用硫化镉来制备短程有序结构及高饱和度结构色材料的制备进行过报道。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种低角度依赖性红色硫化镉结构色薄膜及其制备方法，在不掺杂黑色素的作用下，成功制备出一种低角度依赖的光子晶体结构色薄膜。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种低角度依赖性红色硫化镉结构色薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将四水合硝酸镉充分溶解于二乙二醇中，得到镉源；将硫脲充分溶解于二乙二醇中，得到硫源；将聚乙烯吡咯烷酮溶于二乙二醇中，制得混合基溶液；

步骤2，将硫源和镉源加入混合基溶液中，使四水合硝酸镉与二乙二醇的比例为(0.045-0.09)g:60mL，硫脲与二乙二醇的比例为(0.0135-0.03)g:60mL，聚乙烯吡咯烷酮与二乙二醇的比例为(0.6-1.0)g：60mL，高温反应制得种子溶液；

步骤3，步骤2反应完后，所得种子溶液置于0-10℃冰水中，快速冷却至室温，离心保留亮黄澄清透明的上清液；