置于有机溶剂中，采用40?10kHz的超声处理I?2h，得到浓度为0.25?4mg/mL的二氧化钛分散液；所述有机溶剂优选为甲醇、乙醇、N, N- 二甲基甲酰胺、
N，N- 二甲基乙酰胺、乙二醇与异丙醇中的一种或多种。
[0053]本申请最后在组装二氧化钛之后进行了氟化处理，氟化基团在纳米材料与微栅结构形成的微纳结构的表面形成接近超疏水或者超疏水的表面。本申请所述氟化处理具有按照下述方式进行:
[0054]将组装有二氧化钛的光栅玻璃置于含氟试剂中浸泡3?6h，N，N- 二甲基甲酰胺冲洗3?4遍，乙醇冲洗3?4遍，100°C?120°C烘干。
[0055]上述过程中，所述氟化试剂优选为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与六氟丁基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。本申请所述含氟试剂的浓度优选为I?10mmol/L，更优选为3?8mmol/L。
[0056]本申请的光栅玻璃表面经过处理后，光栅玻璃的表面微纳结构，可以实现玻璃表面的超憎水性能，因此赋予了玻璃表面类似于荷叶表面的自清洁效果；通过静电自组装在光栅玻璃表面形成的石墨烯-二氧化钛复合结构，二氧化钛在紫外光照下具有优异的有机物光降解功能，与石墨烯等复合后，其光降解所需光波可以拓展到可见光区。另外，由于石墨烯片是二维平面，二氧化钛为纳米颗粒，形成的表面凸起有利于提高接触角，使光栅玻璃具有超憎水性。
[0057]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的自清洁光栅玻璃及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
[0058]实施例1
[0059]I)采用微加工技术中的激光直写技术或掩膜曝光技术在玻璃基底上制作掩膜光栅条纹，通过等离子体刻蚀技术在玻璃基底上刻蚀出光栅结构，控制光栅的间距为8 μ m。采用三氟甲烷和氩气为反应刻蚀气体，光栅玻璃刻蚀深度控制在I ym。
[0060]2)将光栅玻璃置于体积比为3:1的浓硫酸和双氧水的混合溶液中，90°C处理lh，取出去离子水洗3遍，高纯氮气吹干。
[0061]3)将亲水性处理的光栅玻璃置于质量分数为1被％的3-氨丙基三甲氧基硅烷的水溶液中浸泡3h，取出用去离子水冲洗3遍，120°C烘干，从而实现光栅玻璃的氨基化。
[0062]4)将Hummers法得到的氧化石墨置于去离子水中，用50kHz的超声波处理Ih形成单片分散、浓度为lmg/mL的分散液。再将氨基化的光栅玻璃置于氧化石墨烯组装液中浸泡12h，取出后去离子水冲洗3遍，80°C烘干。
[0063]5)将组装有氧化石墨烯的光栅玻璃置于反应釜中，加入2mL的苯胺还原剂，120°C处理12h，冷却后取出，去离子水洗3次，乙醇洗3次，高纯氮气吹干。
[0064]6)将二氧化钛置于乙醇溶剂中，用50kHz的超声波处理Ih形成单分散、浓度为lmg/mL的分散液。再将组装有还原氧化石墨烯的光栅玻璃置于二氧化钛分散液中组装8h，乙醇冲洗3遍，80°C烘干。
[0065]7)将组装有二氧化钛的光栅玻璃置于10mmol/L的十七氟硅烷试剂中浸泡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]图1为本实施例制备的自清洁透明光栅玻璃的扫描电镜图，根据图1可知，光栅玻璃中石墨烯和二氧化钛的存在而构筑的微纳结构；图2为本实施例制备的自清洁透明光栅玻璃与纯光栅玻璃的紫外可见光谱图，根据图2可知，在可见光范围的透过率，与纯光栅玻璃相比，自清洁透明光栅玻璃仍然具有良好的透光性能；图3为自清洁透明光栅玻璃的接触角，根据图3可知，光栅玻璃具有超疏水特性，其接触角大小为152.9°。
[0067]实施例2
[0068]自清洁光栅玻璃的制备过程与实施例1相同，区别在于:将光栅的间距由8μπι减少到4 μ m，制备得到自清洁透明光栅玻璃的接触角为153.5°。
[0069]实施例3
[0070]自清洁光栅玻璃的制备过程与实施例1相同，区别在于:将氧化石墨烯分散液的浓度由lmg/L提高到2mg/L，制备得到自清洁透明光栅玻璃的接触角为148.5°。
[0071]实施例4
[0072]自清洁光栅玻璃的制备过程与实施例1相同，区别在于:将苯胺的量由2mL减少到lmL，制备得到自清洁透明光栅玻璃的接触角为132.5°。
[0073]实施例5
[0074]自清洁光栅玻璃的制备过程与实施例1相同，区别在于:将二氧化钛的乙醇分散液的浓度由lmg/mL增加到2mg/mL，制备得到自清洁透明光栅玻璃的接触角为139.3°。
[0075]实施例6
[0076]自清洁光栅玻璃的制备过程与实施例1相同，区别在于:将十七氟硅烷试剂的N，N-二甲基甲酰胺溶液的浓度由lOmmol/L降低到5mmol/L，制备得到自清洁透明光栅玻璃的接触角为118.8°。
[0077]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0078]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种自清洁光栅玻璃的制备方法，包括以下步骤: A)，将光栅玻璃依次进行亲水性处理与氨基化处理； B)，将步骤A)得到的光栅玻璃依次进行氧化石墨烯的组装与还原处理； C)，将步骤B)得到的光栅玻璃进行二氧化钛的组装； D)，将步骤C)得到的光栅玻璃进行氟化处理。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中所述光栅玻璃的光栅间距为2?32 μ m，所述光栅玻璃的刻蚀深度为I?2 μ m。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲水性处理按照下述方式进行: 将光栅玻璃置于体积比为3:1的浓硫酸和双氧水的混合溶液中，80°C?120°C处理I?3h，去离子水冲洗，高纯氮气吹干。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨基化处理按照下述方式进行: 将经过亲水性处理的光栅玻璃置于Iwt %?5wt%的硅烷偶联剂水溶液中浸泡3?5h，再采用去离子水冲洗，100?120°C烘干；所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷与3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的组装按照下述方式进行: 将步骤A)得到的光栅玻璃置于氧化石墨烯分散液中浸泡12?18h，再采用去离子水冲洗，80?100°C烘干；所述氧化石墨稀分散液的浓度为0.25?4mg/mL。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原处理按照下述方式进行: 将经过氧化石墨烯组装的光栅玻璃与还原剂混合，120?150°C处理12?24h后依次进行去离子水与乙醇冲洗，高纯氮气吹干。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂选自苯胺、吡咯与水合肼中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛的组装按照下述方法进行: 将步骤B)得到的光栅玻璃置于0.25?4mg/mL的二氧化钛分散液中浸泡8?12h，再采用乙醇冲洗，80°C?100°C烘干，所述二氧化钛分散液的溶剂选自甲醇、乙醇、N，N- 二甲基甲酰胺、乙二醇与异丙醇中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氟化处理按照下述方式进行: 将组装有二氧化钛的光栅玻璃置于含氟试剂中浸泡3?6h，采用N，N- 二甲基甲酰胺冲洗，乙醇冲洗，100°C?120°C烘干。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述含氟试剂选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与六氟丁基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；所述含氟试剂的浓度为I?lOmmol/L。
【专利摘要】本发明提供了一种自清洁光栅玻璃的制备方法，包括以下步骤：A)将光栅玻璃依次进行亲水性处理与氨基化处理；B)将步骤A)得到的光栅玻璃依次进行氧化石墨烯的组装与还原处理；C)将步骤B)得到的光栅玻璃进行二氧化钛的组装；D)将步骤C)得到的光栅玻璃进行氟化处理。本申请提供了一种自清洁光栅玻璃的制备方法，经过光栅亲水性处理、氨基化处理、氧化石墨烯组装、氧化石墨烯的还原、二氧化钛的组装以及氟化处理步骤，将石墨烯与二氧化钛的复合结构与光栅玻璃表面条纹相结合，得到复合微纳结构，在赋予透明光栅玻璃憎水性的同时，可对有机物实现光降解，从而得到自清洁的透明光栅玻璃。
【IPC分类】C03C17-34
【公开号】CN104817283
【申请号】CN201510259253
【发明人】王艳艳, 彭长四, 浦东林, 戎晨, 李 权
【申请人】苏州大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月20日