置于有機溶劑中，采用40?10kHz的超聲處理I?2h，得到濃度為0.25?4mg/mL的二氧化鈦分散液；所述有機溶劑優(yōu)選為甲醇、乙醇、N, N- 二甲基甲酰胺、
N，N- 二甲基乙酰胺、乙二醇與異丙醇中的一種或多種。
[0053]本申請最后在組裝二氧化鈦之后進行了氟化處理，氟化基團在納米材料與微柵結(jié)構(gòu)形成的微納結(jié)構(gòu)的表面形成接近超疏水或者超疏水的表面。本申請所述氟化處理具有按照下述方式進行:
[0054]將組裝有二氧化鈦的光柵玻璃置于含氟試劑中浸泡3?6h，N，N- 二甲基甲酰胺沖洗3?4遍，乙醇沖洗3?4遍，100°C?120°C烘干。
[0055]上述過程中，所述氟化試劑優(yōu)選為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、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、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。本申請所述含氟試劑的濃度優(yōu)選為I?10mmol/L，更優(yōu)選為3?8mmol/L。
[0056]本申請的光柵玻璃表面經(jīng)過處理后，光柵玻璃的表面微納結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)玻璃表面的超憎水性能，因此賦予了玻璃表面類似于荷葉表面的自清潔效果；通過靜電自組裝在光柵玻璃表面形成的石墨烯-二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)，二氧化鈦在紫外光照下具有優(yōu)異的有機物光降解功能，與石墨烯等復(fù)合后，其光降解所需光波可以拓展到可見光區(qū)。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。
[0057]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的自清潔光柵玻璃及其制備方法進行詳細說明，本發(fā)明的保護范圍不受以下實施例的限制。
[0058]實施例1
[0059]I)采用微加工技術(shù)中的激光直寫技術(shù)或掩膜曝光技術(shù)在玻璃基底上制作掩膜光柵條紋，通過等離子體刻蝕技術(shù)在玻璃基底上刻蝕出光柵結(jié)構(gòu)，控制光柵的間距為8 μ m。采用三氟甲烷和氬氣為反應(yīng)刻蝕氣體，光柵玻璃刻蝕深度控制在I ym。
[0060]2)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，90°C處理lh，取出去離子水洗3遍，高純氮氣吹干。
[0061]3)將親水性處理的光柵玻璃置于質(zhì)量分數(shù)為1被％的3-氨丙基三甲氧基硅烷的水溶液中浸泡3h，取出用去離子水沖洗3遍，120°C烘干，從而實現(xiàn)光柵玻璃的氨基化。
[0062]4)將Hummers法得到的氧化石墨置于去離子水中，用50kHz的超聲波處理Ih形成單片分散、濃度為lmg/mL的分散液。再將氨基化的光柵玻璃置于氧化石墨烯組裝液中浸泡12h，取出后去離子水沖洗3遍，80°C烘干。
[0063]5)將組裝有氧化石墨烯的光柵玻璃置于反應(yīng)釜中，加入2mL的苯胺還原劑，120°C處理12h，冷卻后取出，去離子水洗3次，乙醇洗3次，高純氮氣吹干。
[0064]6)將二氧化鈦置于乙醇溶劑中，用50kHz的超聲波處理Ih形成單分散、濃度為lmg/mL的分散液。再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8h，乙醇沖洗3遍，80°C烘干。
[0065]7)將組裝有二氧化鈦的光柵玻璃置于10mmol/L的十七氟硅烷試劑中浸泡3h后取出，N，N- 二甲基甲酰胺洗3遍，乙醇洗3遍，120°C烘干。
[0066]圖1為本實施例制備的自清潔透明光柵玻璃的掃描電鏡圖，根據(jù)圖1可知，光柵玻璃中石墨烯和二氧化鈦的存在而構(gòu)筑的微納結(jié)構(gòu)；圖2為本實施例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，根據(jù)圖2可知，在可見光范圍的透過率，與純光柵玻璃相比，自清潔透明光柵玻璃仍然具有良好的透光性能；圖3為自清潔透明光柵玻璃的接觸角，根據(jù)圖3可知，光柵玻璃具有超疏水特性，其接觸角大小為152.9°。
[0067]實施例2
[0068]自清潔光柵玻璃的制備過程與實施例1相同，區(qū)別在于:將光柵的間距由8μπι減少到4 μ m，制備得到自清潔透明光柵玻璃的接觸角為153.5°。
[0069]實施例3
[0070]自清潔光柵玻璃的制備過程與實施例1相同，區(qū)別在于:將氧化石墨烯分散液的濃度由lmg/L提高到2mg/L，制備得到自清潔透明光柵玻璃的接觸角為148.5°。
[0071]實施例4
[0072]自清潔光柵玻璃的制備過程與實施例1相同，區(qū)別在于:將苯胺的量由2mL減少到lmL，制備得到自清潔透明光柵玻璃的接觸角為132.5°。
[0073]實施例5
[0074]自清潔光柵玻璃的制備過程與實施例1相同，區(qū)別在于:將二氧化鈦的乙醇分散液的濃度由lmg/mL增加到2mg/mL，制備得到自清潔透明光柵玻璃的接觸角為139.3°。
[0075]實施例6
[0076]自清潔光柵玻璃的制備過程與實施例1相同，區(qū)別在于:將十七氟硅烷試劑的N，N-二甲基甲酰胺溶液的濃度由lOmmol/L降低到5mmol/L，制備得到自清潔透明光柵玻璃的接觸角為118.8°。
[0077]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
[0078]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種自清潔光柵玻璃的制備方法，包括以下步驟: A)，將光柵玻璃依次進行親水性處理與氨基化處理； B)，將步驟A)得到的光柵玻璃依次進行氧化石墨烯的組裝與還原處理； C)，將步驟B)得到的光柵玻璃進行二氧化鈦的組裝； D)，將步驟C)得到的光柵玻璃進行氟化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，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 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述親水性處理按照下述方式進行: 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，高純氮氣吹干。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氨基化處理按照下述方式進行: 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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的組裝按照下述方式進行: 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；所述氧化石墨稀分散液的濃度為0.25?4mg/mL。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述還原處理按照下述方式進行: 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后依次進行去離子水與乙醇沖洗，高純氮氣吹干。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述還原劑選自苯胺、吡咯與水合肼中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述二氧化鈦的組裝按照下述方法進行: 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。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氟化處理按照下述方式進行: 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。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，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?lOmmol/L。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種自清潔光柵玻璃的制備方法，包括以下步驟：A)將光柵玻璃依次進行親水性處理與氨基化處理；B)將步驟A)得到的光柵玻璃依次進行氧化石墨烯的組裝與還原處理；C)將步驟B)得到的光柵玻璃進行二氧化鈦的組裝；D)將步驟C)得到的光柵玻璃進行氟化處理。本申請?zhí)峁┝艘环N自清潔光柵玻璃的制備方法，經(jīng)過光柵親水性處理、氨基化處理、氧化石墨烯組裝、氧化石墨烯的還原、二氧化鈦的組裝以及氟化處理步驟，將石墨烯與二氧化鈦的復(fù)合結(jié)構(gòu)與光柵玻璃表面條紋相結(jié)合，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，可對有機物實現(xiàn)光降解，從而得到自清潔的透明光柵玻璃。
【IPC分類】C03C17-34
【公開號】CN104817283
【申請?zhí)枴緾N201510259253
【發(fā)明人】王艷艷, 彭長四, 浦東林, 戎晨, 李 權(quán)
【申請人】蘇州大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月20日