[发明专利]一种磁响应性光子晶体基元的尺寸调控方法及应用

说明书

本发明涉及光学功能材料制备技术领域，具体涉及一种磁响应性光子晶体基元的尺寸调控方法与应用。该基元为过渡金属元素掺杂的单分散、超顺磁胶体微纳米粒子，所述的胶体微纳米粒子是由小于10纳米的初级纳米晶通过多酚桥连作用聚集而成的多晶球形粒子，具有反尖晶石结构，采用多酚辅助溶剂热法制备，包括以下步骤：将多酚化合物、多元醇、含羰基的非离子型表面活性剂、三价铁盐或三价铁盐与其它过渡金属盐的混合物、碱混合均匀，得到前驱液；将上述前驱液在180~240℃下反应4~72小时后冷却，洗涤，即得。本发明的尺寸调控方法具有尺寸调控范围广、可控性及重复性好、操控简单高效、易于实现批量生产的优势。

技术领域

本发明涉及光学功能材料制备技术领域，具体涉及一种磁响应性光子晶体基元的尺寸调控方法与应用。

背景技术

磁响应性光子晶体是一种先进的光学功能材料，由超顺磁性胶体微纳米粒子组装而成，其结构色具有持久稳定、环保绿色、动态可调、响应迅速等优点，在显示、传感、防伪、伪装等领域具有重要应用。

磁响应性光子晶体的光谱调节范围、稳定性及响应性与其组装基元的尺寸、表面性质及磁性能密切相关。目前用于组装磁响应性光子晶体的基元制备已取得重要研究进展。公开号为US20100224823A1的美国专利公开了一种高温热解法制备聚丙烯酸包覆的超顺磁四氧化三铁基元，该基元尺寸在8~174 nm可调，在水中具有良好的分散性。文献【 Hui Wang, Qianwang Chen*, Yifei Yu, Kai Cheng, and Yubing Sun, Size- and Solvent-Dependent Magnetically Responsive Optical Diffraction of Carbon-Encapsulated Superparamagnetic Colloidal Photonic Crystals, The Journal of Physical Chemistry C, 2011, 115, 11427–11434.】公开了一种溶剂热法制备碳包覆的超顺磁性四氧化三铁基元，该基元尺寸在100~250 nm可调，在乙醇、丙酮、二甲亚砜、水等溶剂中具有良好的分散性。上述超顺磁四氧化三铁基元在外加磁场作用下可通过其表面的静电斥力与磁相互吸引力相平衡，组装为一维磁响应性光子晶体，表现出快速、可逆的磁场可调结构色。由于电荷稳定型组装基元的稳定性与分散性易受环境的离子强度、pH值及溶剂极性等因素影响，一定程度上限制了其实际应用开发。公开号为CN 103342393 A的中国专利公开了基于聚合物空间位阻稳定的超顺磁四氧化三铁基元在高离子强度、宽pH范围及不同极性溶剂中均表现出良好的稳定性，但所制备的基元壳层聚合物在水中易脱落，尺寸调控范围窄，限制了其在水体系及紫外与近红外区的应用开发。

制备尺寸调控范围大、环境耐受能力强、高稳定的磁响应性光子晶体基元，实现磁响应性光子晶体在紫外、可见、近红外区的宽光谱响应性仍然是一个难题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种磁响应性光子晶体基元的尺寸调控方法，具有可控性及重复性好、操控简单高效、易于实现批量生产的优势。

本发明的目的之二在于提供一种磁响应性光子晶体基元的应用。

本发明实现目的之一所采用的方案是：一种磁响应性光子晶体基元的尺寸调控方法，该基元为单分散、超顺磁铁氧体胶体微纳米粒子，所述的胶体微纳米粒子是由小于10纳米的初级纳米晶通过多酚桥连作用聚集而成的多晶球形粒子，具有反尖晶石结构，采用多酚辅助溶剂热法制备，包括以下步骤：

S1、前驱液的配置：将多酚化合物、多元醇、含羰基的非离子型表面活性剂、三价铁盐或三价铁盐与其它过渡金属盐的混合物、碱混合均匀，得到前驱液；