一種自清潔光柵玻璃的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光柵玻璃技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自清潔光柵玻璃的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光柵玻璃也稱鐳射玻璃，其以玻璃為基材，經(jīng)激光表面微刻處理形成的激光裝飾材料，是應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)采用激光全息變光原理，將攝影美術(shù)與雕塑的特點(diǎn)融為一體，使普通玻璃在白光條件下顯現(xiàn)出五光十色的三維立體圖像。具體的，光柵玻璃是依據(jù)不同需要，利用電腦設(shè)計(jì)，激光表面處理，編入各種色彩、圖形及各種色彩變換方式，在普通玻璃上形成物理衍射分光和全息光柵或其他光柵，凹與凸部形成四面對應(yīng)分布或散射分布，構(gòu)成不同質(zhì)感、空間感，不同立面的透鏡，加上玻璃本身的色彩及射入的光源，致使無數(shù)小透鏡形成多次棱鏡折射，從而產(chǎn)生不時(shí)變換的色彩和圖形，具有很高的觀賞與藝術(shù)裝飾價(jià)值。
[0003]鑒于透明光柵玻璃在實(shí)際應(yīng)用過程中會受到環(huán)境中灰塵和有機(jī)污染物等的影響，因此研制出一種自清潔的透明光柵玻璃是十分有必要的。二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N重要的無機(jī)半導(dǎo)體材料，在催化自清潔領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。石墨烯作為一種良好的電子接收體材料，與二氧化鈦復(fù)合，將有利于大幅提高二氧化鈦的催化效果。經(jīng)獨(dú)特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將石墨烯和二氧化鈦構(gòu)筑到光柵玻璃表面，形成獨(dú)特微納結(jié)構(gòu)，在保證光柵玻璃透明性的同時(shí)，提高其光催化性能，這有望實(shí)現(xiàn)光柵玻璃的高性能自清潔性能。由此，本申請?zhí)峁┝艘环N自清潔光柵玻璃的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種具有光降解功能的光柵玻璃的制備方法。
[0005]有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N自清潔光柵玻璃的制備方法，包括以下步驟:
[0006]A)，將光柵玻璃依次進(jìn)行親水性處理與氨基化處理；
[0007]B)，將步驟A)得到的光柵玻璃依次進(jìn)行氧化石墨烯的組裝與還原處理；
[0008]C)，將步驟B)得到的光柵玻璃進(jìn)行二氧化鈦的組裝；
[0009]D)，將步驟C)得到的光柵玻璃進(jìn)行氟化處理。
[0010]優(yōu)選的，步驟A)中所述光柵玻璃的光柵間距為2?32 μ m，所述光柵玻璃的刻蝕深度為I?2 μπι。
[0011]優(yōu)選的，所述親水性處理按照下述方式進(jìn)行:
[0012]將光柵玻璃置于體積比為3:1的濃硫酸和雙氧水的混合溶液中，80°C?120°C處理I?3h，去離子水沖洗，高純氮?dú)獯蹈伞?br>[0013]優(yōu)選的，所述氨基化處理按照下述方式進(jìn)行:
[0014]將經(jīng)過親水性處理的光柵玻璃置于Iwt %?5wt%的硅烷偶聯(lián)劑水溶液中浸泡3?5h，再采用去離子水沖洗，100?120°C烘干；所述硅烷偶聯(lián)劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷與3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一種或兩種。
[0015]優(yōu)選的，所述氧化石墨烯的組裝按照下述方式進(jìn)行:
[0016]將步驟A)得到的光柵玻璃置于氧化石墨烯分散液中浸泡12?18h，再采用去離子水沖洗，80?100°C烘干；所述氧化石墨烯分散液的濃度為0.25?4mg/mL。
[0017]優(yōu)選的，所述還原處理按照下述方式進(jìn)行:
[0018]將經(jīng)過氧化石墨烯組裝的光柵玻璃與還原劑混合，120?150°C處理12?24h后依次進(jìn)行去離子水與乙醇沖洗，高純氮?dú)獯蹈伞?br>[0019]優(yōu)選的，所述還原劑選自苯胺、吡咯與水合肼中的一種或多種。
[0020]優(yōu)選的，所述二氧化鈦的組裝按照下述方法進(jìn)行:
[0021]將步驟B)得到的光柵玻璃置于0.25?4mg/mL的二氧化鈦分散液中浸泡8?12h，再采用乙醇沖洗，80°C?100°C烘干，所述二氧化鈦分散液的溶劑選自甲醇、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇與異丙醇中的一種或多種。
[0022]優(yōu)選的，所述氟化處理按照下述方式進(jìn)行:
[0023]將組裝有二氧化鈦的光柵玻璃置于含氟試劑中浸泡3?6h，采用N，N- 二甲基甲酰胺沖洗，乙醇沖洗，100°C?120°C烘干。
[0024]優(yōu)選的，所述含氟試劑選自三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷與六氟丁基丙基三甲氧基硅烷中的一種或多種；所述含氟試劑的濃度為I?10mmol/L。
[0025]本申請?zhí)峁┝艘环N自清潔光柵玻璃的制備方法，首先將光柵玻璃進(jìn)行親水性處理，再將親水性處理后的光柵玻璃進(jìn)行氨基化處理，然后在光柵玻璃表面依次進(jìn)行氧化石墨烯的組裝、還原處理、二氧化鈦的組裝，最后進(jìn)行氟化處理。本申請通過氨基化處理，使光柵玻璃帶上正電荷，是光柵玻璃表面的靜電自組裝的基礎(chǔ)，然后將石墨烯片組裝到光柵玻璃表面，二氧化鈦納米顆粒組裝到石墨烯片表面，還原氧化石墨烯將光波擴(kuò)展到可見光，從而實(shí)現(xiàn)在可見光下光柵玻璃的光降解作用。另外，由于石墨烯片是二維平面，二氧化鈦為納米顆粒，形成的表面凸起有利于提高接觸角，使光柵玻璃具有超憎水性。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的自清潔透明光柵玻璃的掃描電鏡圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的自清潔透明光柵玻璃與純光柵玻璃的紫外可見光譜圖；
[0028]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的自清潔透明光柵玻璃的接觸角圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例公開了一種自清潔光柵玻璃的制備方法，包括以下步驟:
[0031 ] A)，將光柵玻璃依次進(jìn)行親水性處理與氨基化處理；
[0032]B)，將步驟A)得到的光柵玻璃依次進(jìn)行氧化石墨烯的組裝與還原處理；
[0033]C)，將步驟B)得到的光柵玻璃進(jìn)行二氧化鈦的組裝；
[0034]D)，將步驟C)得到的光柵玻璃進(jìn)行氟化處理。
[0035]本申請?zhí)峁┝艘环N自清潔光柵玻璃的制備方法，通過靜電自組裝將石墨烯和二氧化鈦構(gòu)筑到透明光柵玻璃的表面，結(jié)合光柵玻璃表面條紋，得到復(fù)合微納結(jié)構(gòu)，在賦予透明光柵玻璃憎水性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對有機(jī)物的光降解，從而得到自清潔的光柵玻璃。
[0036]在自清潔光柵玻璃制備的過程中，本申請首先將光柵玻璃進(jìn)行親水性處理，使光柵玻璃表面帶有大量的羥基基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)光柵玻璃表面的親水性，便于后續(xù)氧化石墨烯在光柵玻璃表面組裝。本申請所述光柵玻璃可以按照下述的方法制備:
[0037]采用激光直寫技術(shù)或掩膜曝光技術(shù)在玻璃基底上制備掩膜光柵條紋，通過等離子刻蝕技術(shù)在玻璃基底上刻蝕出光柵結(jié)構(gòu)。所述等離子刻蝕優(yōu)選采用三氟甲烷和氬氣作為反應(yīng)刻蝕氣體。本申請所述光柵玻璃的間距優(yōu)選為2?32 μπι，更優(yōu)選為4?25 μπι，所述光柵玻璃的刻蝕深度優(yōu)選為I μ m?2 μ m。
[0038]按照本發(fā)明，所述光柵玻璃的親水性處理具體為:
[0039]將光柵玻璃置于體積比為3:1的濃硫酸和雙氧水的混合溶液中，80°C?120°C處理I?3h后取出，再采用去離子水清洗3?4遍，高純氮?dú)獯蹈伞?br>[0040]本發(fā)明然后將光柵玻璃進(jìn)行氨基化處理。所述氨基化處理是為了使得光柵玻璃帶上正電荷，這是基于靜電自組裝技術(shù)來實(shí)現(xiàn)在光柵玻璃表面構(gòu)筑各種結(jié)構(gòu)單元，正電荷與負(fù)電荷材料相互吸引，從而實(shí)現(xiàn)在光柵玻璃表面可控組裝。本申請所述氨基化處理優(yōu)選按照下述方式進(jìn)行:
[0041]將經(jīng)過親水性處理的光柵玻璃置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為lwt%? 5wt%的硅烷偶聯(lián)劑水溶液中浸泡3?5h，再采用去離子水沖洗3?4遍，100?120°C烘干。
[0042]上述過程中，所述硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選為3-氨丙基三乙氧基硅烷與3-氨丙基三甲氧基娃燒中的一種或兩種。
[0043]按照本發(fā)明，然后在經(jīng)過氨基化處理的光柵玻璃表面組裝氧化石墨烯，使氧化石墨烯通過靜電吸附作用鋪設(shè)于光柵結(jié)構(gòu)表面。作為優(yōu)選方案，在光柵玻璃表面沉積氧化石墨烯的過程具體為:
[0044]將經(jīng)過氨基化處理的光柵玻璃置于氧化石墨烯分散液中浸泡12?18h，再采用去離子水沖洗3?4遍，80?100°C烘干。
[0045]在上述過程中，所述氧化石墨烯分散液的制備方法為:
[0046]將氧化石墨烯置于去離子水中，采用40?10kHz的超聲處理I?2h，形成濃度為0.25?4mg/mL的氧化石墨稀分散液。
[0047]本申請然后將表面組裝氧化石墨烯的光柵玻璃進(jìn)行還原。氧化石墨烯本身是親水的，其經(jīng)過還原后具有憎水性，而在一定程度上提高了光柵玻璃表面的接觸角。光柵玻璃表面氧化石墨烯進(jìn)行還原處理具體按照下述過程進(jìn)行:
[0048]將表面組裝有氧化石墨烯的光柵玻璃與還原劑混合，120?150°C處理12?24h，冷卻后取出，去離子水清洗3?4次，乙醇清洗3?4次，高純氮?dú)獯蹈桑凰鲞€原劑優(yōu)選為苯胺、吡咯和水合肼中的一種或多種。
[0049]本申請然后在光柵玻璃表面組裝二氧化鈦，使二氧化鈦分散于還原氧化石墨烯表面。經(jīng)過此步驟之后，在光柵玻璃表面一層還原氧化石墨烯片組裝到光柵玻璃表面，一層二氧化鈦納米顆粒組裝到單層石墨烯片表面。在光柵玻璃表面組裝二氧化鈦優(yōu)選按照下述方式進(jìn)行:
[0050]將組裝有還原氧化石墨烯的光柵玻璃置于二氧化鈦分散液中組裝8?12h，再采用乙醇沖洗3?4遍，80°C?100°C烘干。
[0051]所述二氧化鈦分散液采用下述方法制備:
[0052]將二氧化鈦