专利名称：掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃及其制备方法
掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃及其制备方法技术领域
本发明属于光电材料技术领域，涉及一种掺杂金属粒子的多孔玻璃及其制备方 法，尤其涉及一种掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃及其制备方法。
背景技术：
掺杂有金属粒子的复合材料在光学、电子、抗菌以及催化等领域有着广泛的应用， 尤其是掺杂有金属粒子的玻璃材料，在光学、电子领域有重要的应用。当金属纳米粒子被掺 入玻璃时，玻璃基质将粒子彼此隔离开，形成量子点，使得电子的局域性和相干性增强，引 起量子限域效应。同时，当金属纳米粒子的尺寸远小于光场波长时，作用于粒子上的电场也 明显不同于周围的介质宏观场，其极化过程将改变局域的介电常数，从而产生介电限域效 应。这些效应都会导致玻璃的非线性光学性能的显著提高，使具有非线性光学性能的复合 材料在光存储、传输和开关等领域有着重要的应用优势，例如与电子开关器件相比，全光 光子开关器件具有开关时间短、节能以及寿命长等优点，将成为未来光电设备的重要组成 部件。
目前，常用的制备掺杂有金属纳米粒子玻璃的方法有熔融法、离子注入法以及溶 胶凝胶法等，这些工艺相对比较成熟。但是，这些方法也都存在着一些不足之处，例如熔 融法需要将金属盐与玻璃料混合后在高温下进行熔融，由于玻璃体系的粘度较大，金属颗 粒在玻璃基质中不容易实现均勻分散。离子注入法是将金属以离子形式注入到玻璃基质 中，再通过热处理得到金属纳米粒子，这种方法需要使用昂贵的离子注入设备，并且注入深 度有限，金属纳米粒子只能分布在玻璃基质表面。还有一种方法是利用溶胶凝胶法制备玻 璃，制备时，同时将含有金属盐的溶液与玻璃溶胶混合，通过后处理得到含有金属纳米粒子 的玻璃，金属纳米粒子的分散也相对比较均勻，但是这种方法制备玻璃，工艺复杂、生产周 期较长，且玻璃制品的强度较低，达不到实用的要求。发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有的掺杂金属粒子的玻璃存在金属粒子分 散不均勻、玻璃制品强度低的问题，提供一种钴纳米粒子在玻璃中分散均勻、钴纳米粒子粒 径均勻、机械强度大的掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃。
本发明进一步要解决的技术问题是，针对现有技术中一熔融法存在金属粒子在 玻璃中分散不均勻的问题、离子注入法制备的金属纳米粒子只能分布在玻璃基质表面的问 题、溶胶凝胶法的工艺复杂生产周期较长的问题，提供一种可以将钴金属纳米粒子均勻分 散在玻璃中、工艺简单、制备方便的掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的一技术方案是一种掺杂钴纳米粒子的多孔玻 璃，是以均勻分布有联通微孔的多孔玻璃为基材，在多孔玻璃的微孔内均勻分布有钴纳米 粒子，所述微孔的孔径为4 lOOnm，微孔的体积占多孔玻璃总体积的25 40%。
掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃中，所述多孔玻璃主要由以下重量份数的成分组成
权利要求
1.一种掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃，其特征在于，是以均勻分布有联通微孔的多孔玻 璃为基材，在多孔玻璃的微孔内均勻分布有钴纳米粒子，所述微孔的孔径为4 lOOnm，微 孔的体积占多孔玻璃总体积的25 40%。
2.如权利要求1所述的掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃，其特征在于，所述多孔玻璃主要 由以下重量份数的成分组成
3.一种掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)、分别配制钴离子溶液和用于还原钴离子的还原剂溶液；O)、选用均勻分布有联通微孔的多孔玻璃，将多孔玻璃分别置于钴离子溶液和还原 剂溶液中各至少浸泡一次，即制备出掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃；所述微孔的孔径为4 lOOnm，微孔的体积占多孔玻璃总体积的25 40%。
4.如权利要求3所述的掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃的制备方法，其特征在于，所述 步骤(1)中，所述钴离子溶液是将含钴化合物溶解在溶剂中制成，所述钴离子溶液浓度为 lmol/L lXl(T6mol/L。
5.如权利要求4所述的掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃的制备方法，其特征在于，所述含 钴化合物为氯化钴、硝酸钴或硫酸钴，所述溶剂为水或乙醇。
6.如权利要求3所述的掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃的制备方法，其特征在于，所述步 骤(1)中，所述还原剂溶液的浓度为lX10_2mol/L lX10_6mol/L，所述还原剂溶液是将用 于钴离子还原的还原剂溶解在溶剂中制成。
7.如权利要求6所述的掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃的制备方法，其特征在于，所述还 原剂为硼氢化钾或硼氢化钠，所述溶剂为水或乙醇。
8.如权利要求3所述的掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃的制备方法，其特征在于，所述步 骤O)中，所述多孔玻璃置于钴离子溶液中浸泡时，浸泡时间不少于0. ，然后将多孔玻璃 取出，冲洗。
9.如权利要求3所述的掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃的制备方法，其特征在于，所述步 骤O)中，所述多孔玻璃置于还原剂溶液中浸泡时，浸泡时间不少于0. ，然后将多孔玻璃 取出，冲洗。
10.如权利要求3所述的掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃的制备方法，其特征在于，所述多 孔玻璃主要由以下重量份数的成分组成
全文摘要
本发明公开了一种掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃及其制备方法，该玻璃是以均匀分布有联通微孔的多孔玻璃为基材，在微孔内均匀分布有钴纳米粒子，所述微孔的孔径为4～100nm，微孔的体积占多孔玻璃总体积的25～40％。制备方法包括以下步骤选用均匀分布有联通微孔的多孔玻璃；分别配制钴离子溶液和用于还原钴离子的还原剂溶液；将多孔玻璃分别置于钴离子溶液和还原剂溶液中各至少浸泡一次，即制备出掺杂钴纳米粒子的多孔玻璃。本发明的多孔玻璃具有钴金属纳米粒子分散均匀、粒径均匀、机械强度大的特点，并且制备方法可以将钴金属纳米粒子均匀分散在玻璃中，工艺简单、制备方便。
文档编号C03C11/00GK102030481SQ20091019028
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者周明杰, 陆树新, 马文波 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司