本发明属于光增强材料
技术领域：
，具体涉及聚乙烯醇有机物复合层及其制备方法和应用。
背景技术：
贵金属纳米颗粒（au、ag、cu等）的表面等离子体共振增强效应在近年来吸引了众多该领域内科研工作者的目光，其通过表面局域场的增强可达到数千倍。表面等离子体共振增强工作中一项重要的内容是，保持贵金属纳米颗粒与被光增强物质表面之间的距离在纳米级别，一般为几个至几十个纳米。太近会发生光猝灭，太远则起不到增强的作用。一般科研工作者在被光增强物质的颗粒外包覆或在被增强物质薄膜表面沉积一层厚度为纳米级的隔离层。然而这项工作需要比较复杂的工艺或设备才能完成，对于企业来说，这会降低生产效率、增加设备资金投入。如果隔离层能直接涂覆于被增强物质表面，这无疑大大降低了生产成本，使普通的企业也能直接利用表面等离子体共振增强来达到降低成本又提高性能的目的。目前，对于待增强物质与银纳米颗粒之间的隔离多数采用无机物质，制备过程中可能需要热处理，这对于有机物为载体的待增强材料来说是不适用的。而有机物能满足直接涂覆的生产需要，无需进行任何热处理。此外，多数涉及金属纳米颗粒层光增强的研究，存在可见光反射率较高而透射率较低的问题，例如，在待光增强物质的表面沉积一层厚度为几十至几百纳米的金属薄膜，金属膜厚度达到100nm以上则没有可见光透过，故透射率低，无法达到双面光增强的目的。技术实现要素：发明目的：本发明的目的在于提供聚乙烯醇透明复合层，有效防止荧光猝灭的同时，能使荧光强度得到显著的增强，且透射率高；本发明另一目的是提供其制备方法，简单且无需进行任何热处理；本发明另一目的是提供其在银纳米颗粒光增强中的应用。技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：聚乙烯醇透明复合层，包括底层的聚乙烯醇有机物隔离层和上层的银纳米颗粒层，所述的银纳米颗粒层为经聚乙烯吡咯烷酮分散的银纳米颗粒。所述的聚乙烯醇有机物隔离层的厚度为2μm～12μm。所述的银纳米颗粒层的厚度为3.5μm～9μm。所述的聚乙烯醇透明复合层的制备方法，其特征在于：将聚乙烯醇溶解于95℃的水中得到混合液，然后将混合液滴涂于待光增强基体表面，待水烘干后即可得到底层的聚乙烯醇有机物隔离层，在底层上涂覆经聚乙烯吡咯烷酮分散的银纳米颗粒溶液得到上层的银纳米颗粒层。所述的混合液的浓度为2%～4%。所述的银纳米颗粒溶液的浓度为10～25mmol/l。聚乙烯醇透明复合层在银纳米颗粒光增强中的应用。发明机理：聚乙烯醇透明复合层包括底层的聚乙烯醇有机物隔离层和上层的银纳米颗粒层，一方面，银纳米粒子需要和发光材料很接近，一般几个纳米或几十个纳米的距离，才能发挥光增强效果，本发明使用的聚乙烯醇有机物隔离层能形成有裂纹缺陷的薄膜，使得上层的银纳米颗粒溶液能渗入，使银粒子比较接近发光基底层，从而产生光增强。另一方面，上层的银纳米颗粒是用聚乙烯吡咯烷酮分散到乙醇中的，透明性好，利于光的透射，使得在银纳米颗粒层一侧也能获得较高的发光强度，同时粘度低利于银溶液渗入聚乙烯醇有机物隔离层中。同时银粒子存在于聚乙烯吡咯烷酮有机薄膜中，能受到保护。有益效果：与现有技术相比，本发明的聚乙烯醇透明复合层，采用聚乙烯醇水溶液滴涂聚乙烯醇有机物隔离层，以及采用银/聚乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液滴涂上层的银纳米颗粒层，滴涂后润湿性好，能形成均匀性好的薄层，有效防止荧光猝灭的发生，并使荧光强度得到显著的增强；本发明聚乙烯醇透明复合层制备方法简单，无需进行任何热处理，成本低廉，且透射率高，使得在银纳米颗粒层一侧也能获得较高的发光强度；本发明聚乙烯吡咯烷酮有机物复合层在银纳米颗粒光增强中的应用。附图说明图1为银纳米颗粒层厚度对透射率的影响；图2为银浓度对银纳米颗粒层吸收值的影响；图3为无隔离层时的荧光猝灭；图4为聚乙烯醇隔离层厚度对光增强的影响；图5为银纳米颗粒层厚度对光增强的影响；图6为隔离层厚度为9μm时，上层银纳米颗粒层厚度为7μm的样品断面形貌图；图7为隔离层厚度为9μm时，上层银纳米颗粒层厚度为7μm的样品断面ag含量变化图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。聚乙烯醇透明复合层，包括底层的聚乙烯醇有机物隔离层和上层的银纳米颗粒层，聚乙烯醇有机物隔离层的厚度为2μm～12μm；银纳米颗粒层为经聚乙烯吡咯烷酮分散的银纳米颗粒，银纳米颗粒层的厚度为3.5μm～9μm。聚乙烯醇透明复合层的制备方法，将聚乙烯醇溶解于95℃的水中得到混合液，然后将混合液滴涂于待光增强基体表面，待水烘干后即可得到底层的聚乙烯醇有机物隔离层，在底层上涂覆经聚乙烯吡咯烷酮分散的银纳米颗粒溶液得到上层的银纳米颗粒层。其中，混合液的浓度为2%-4%。银纳米颗粒溶液的浓度为10～25mmol/l。聚乙烯醇透明复合层在银纳米颗粒光增强中的应用。聚乙烯醇有机物隔离层能使银纳米颗粒层对黄色荧光粉的光增强效应增至1.77倍。实施例1将黄色荧光粉yag:ce3+加入到3%聚乙烯醇水溶液中分散均匀，荧光粉的浓度为1.25g/l，在玻璃片上进行滴涂，制备有机物-荧光粉基体层，其烘干后的厚度为13μm。纳米银颗粒溶液采用粒径为20～30nm的银颗粒，以聚乙烯吡咯烷酮分散剂超声分散于乙醇溶液中，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为50g/l，纳米银颗粒浓度为1.62g/l（15mmol/l），超声分散时间为20min。若不加隔离层，将经聚乙烯吡咯烷酮分散的纳米银颗粒溶液直接滴涂于有机物-荧光粉基体层表面并烘干制得银纳米颗粒层（5μm），会发生荧光猝灭（图3）。在有机物-荧光粉基体层与银纳米颗粒层之间加厚度为2μm的聚乙烯醇隔离层，隔离层采用浓度为3%的聚乙烯醇水溶液滴涂烘干制得，经检测发现，在发射波长525nm处的光增强因子为1.51，如图4和表1所示。表1隔离层厚度对光增强的影响隔离层厚度（μm）236912增强因子1.511.441.571.641.49实施例2将黄色荧光粉yag:ce3+加入到3%聚乙烯醇水溶液中分散均匀，荧光粉的浓度为1.25g/l，在玻璃片上进行滴涂，制备厚度为13μm的有机物-荧光粉基体层。在其表面滴涂浓度为3%的聚乙烯醇水溶液，烘干后得到厚度为3μm的聚乙烯醇有机物隔离层。最后滴涂实施例1中的银纳米颗粒溶液，制备厚度为5μm的银纳米颗粒层。经检测发现，在发射波长525nm处的光增强因子为1.44，如图4和表1所示。实施例3将黄色荧光粉yag:ce3+加入到3%聚乙烯醇水溶液中分散均匀，荧光粉的浓度为1.25g/l，在玻璃片上进行滴涂，制备厚度为13μm的有机物-荧光粉基体层。在其表面滴涂浓度为3%的聚乙烯醇水溶液，烘干后得到厚度为6μm的聚乙烯醇隔离层。最后滴涂实施例1中的银纳米颗粒溶液，制备厚度为5μm的银纳米颗粒层。经检测发现，在发射波长525nm处的光增强因子为1.57，如图4和表1所示。实施例4将黄色荧光粉yag:ce3+加入到3%聚乙烯醇水溶液中分散均匀，荧光粉的浓度为1.25g/l，在玻璃片上进行滴涂，制备厚度为13μm的有机物-荧光粉基体层。在其表面滴涂浓度为3%的聚乙烯醇水溶液，烘干后得到厚度为9μm的聚乙烯醇隔离层。最后滴涂实施例1中的银纳米颗粒溶液，制备厚度为5μm的银纳米颗粒层。经检测发现，在发射波长525nm处的光增强因子为1.64，如图4和表1所示。实施例5将黄色荧光粉yag:ce3+加入到3%聚乙烯醇水溶液中分散均匀，荧光粉的浓度为1.25g/l，在玻璃片上进行滴涂，制备厚度为13μm的有机物-荧光粉基体层。在其表面滴涂浓度为3%的聚乙烯醇水溶液，烘干后得到厚度为12μm的聚乙烯醇隔离层。最后滴涂实施例1中的银纳米颗粒溶液，制备厚度为5μm的银纳米颗粒层。经检测发现，在发射波长525nm处的光增强因子为1.49，如图4和表1所示。实施例6将黄色荧光粉yag:ce3+加入到3%聚乙烯醇水溶液中分散均匀，荧光粉的浓度为1.25g/l。在玻璃片上进行滴涂，烘干后制得厚度为13μm的有机物-荧光粉基体层。隔离层采用3%聚乙烯醇水溶液滴涂烘干制得，厚度为9μm。最后滴涂实施例1中的银纳米颗粒溶液，制备厚度为3.5～10.5μm的银纳米颗粒层。经检测发现，在整个波长测量范围内均有显著的光增强效应，如图5所示，在荧光发射波长525nm处的光增强因子如表2所示。表2银纳米颗粒层厚度对光增强的影响银纳米颗粒层厚度（μm）3.557910.5增强因子1.441.641.771.701.04图1：显示了当银纳米颗粒溶液浓度为15mmol/l时，银纳米颗粒层厚度对透射率的影响。当其厚度为3.5μm～9μm时，对波长500nm以上可见光的透射率达到80%以上，这使得在银纳米颗粒层一侧也能获得较高的荧光强度，可用于实现双面光增强。图2：显示银纳米颗粒在溶液中的较好的浓度范围为10～25mmol/l，浓度为20mmol/l时吸收峰值最强，但与浓度为15mmol/l时的吸收峰值差别不大，基于成本与性能的综合考虑，选择15mmol/l作为最佳的银纳米颗粒浓度。图6：聚乙烯醇有机物隔离层在水快速烘干后，在有些区域能形成裂纹缺陷，使得上层的银纳米颗粒溶液能渗入，使银粒子比较接近发光基底层，从而产生光增强。图7：由于测得上层银纳米颗粒层厚度为7μm，图7中可以看到银的量在银纳米颗粒层中最高，而隔离层中浓度下降较多，说明纳米银颗粒有少量渗入聚乙烯醇的裂纹缺陷中，起到光增强的作用。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，本发明也并不限于上述举例，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡是在本发明的精神和原则范围之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应属于本发明的权利要求范围。当前第1页12