薄膜在氮氣保護下經過300°C熱處理，即可得到低角度依賴性，炭黑均勻分布的低角度依賴性紫色硫化鋅結構色色料。
[0034]經本實施例制得的低角度依賴性紫色硫化鋅結構色薄膜的樣品如圖4和圖5所示，可以清楚看出其呈現紫色。其XRD分析如圖1所示，2 Θ =28.2° ,47.7。,56.6°分別對應ZnS的(111)，(220)，(311)晶面，并且除了 ZnS特征峰之外，沒有其他雜峰出現，表明所制備的樣品為純凈的ZnS。；掃描電鏡圖如圖2所示，從圖中可以看出，硫化鋅微球表面粗糙，硫化鋅微球高度單分散，粒徑均一(300±10nm)。能譜分析如圖3所示，從圖中可以看出除了 Zn和S的峰之外還出現了 C元素的特征峰，表明ZnS微球中還有微量的C元素，并且從SEM圖中可以看出，C元素均勻分布于單分散微球內，無團聚現象出現。
[0035]實施例2
[0036]I)按質量比為6:1稱取Zn(NO3)2.6H20與聚乙烯吡咯烷酮(PVP)若干克，加入燒杯中，按照比例0.065g PVP:1OOmL加入去離子水，總水量為10mL磁力攪拌充分溶解并均勻混合，攪拌30min得到均勻溶液；
[0037]2)準確稱量硫代乙酰胺0.3g，加50mL去離子水超聲混合10?20min，得到硫代乙酰胺水溶液；
[0038]3)將上述I)和2)兩個均勻溶液分別攪拌均勻后，加入同一個燒杯中，磁力攪拌80°C條件下水浴反應7h，即可得到含有硫化鋅微球的乳濁液。經水洗、醇洗各三次之后經過超聲分散得到單分散硫化鋅微球的乙醇溶液；
[0039]4)將玻璃或者陶瓷基體置于步驟3)所制備的單分散硫化鋅微球乙醇溶液中50°C干燥，制得硫化鋅結構色薄膜，然后將薄膜在氮氣保護下經過500°C熱處理，即可得到低角度依賴性，炭黑均勾分布硫化鋅紫色薄膜。
[0040]實施例3
[0041]I)按質量比為6.5:1稱取Zn(NO3)2.6H20與聚乙烯吡咯烷酮(PVP)若干克，加入燒杯中，按照比例0.07g PVP:1OOmL去離子水，總水量為10mL磁力攪拌充分溶解并均勻混合，攪拌30min得到均勻溶液；
[0042]2)準確稱量硫代乙酰胺0.4g，加50mL去離子水超聲混合10?20min，得到硫代乙酰胺水溶液；
[0043]3)將上述I)和2)兩個均勻溶液分別攪拌均勻后，加入同一個燒杯中，磁力攪拌85°C條件下水浴反應5h，即可得到含有硫化鋅微球的乳濁液。經水洗、醇洗各三次之后經過超聲分散得到單分散硫化鋅微球的乙醇溶液；
[0044]4)將玻璃或者陶瓷基體置于步驟3)所制備的單分散硫化鋅微球乙醇溶液中55°C干燥，制得硫化鋅結構色薄膜，然后將薄膜在氮氣保護下經過400°C熱處理，即可得到低角度依賴性，炭黑均勾分布硫化鋅紫色薄膜。
[0045]實施例4
[0046]I)按質量比為7:1稱取Zn(NO3)2.6H20與聚乙烯吡咯烷酮(PVP)若干克，加入燒杯中，按照比例0.08g PVP:1OOmL加入去離子水，總水量為10mL磁力攪拌充分溶解并均勻混合，攪拌30min得到均勻溶液；
[0047]2)準確稱量硫代乙酰胺0.5g，加50mL去離子水超聲混合10?20min，得到硫代乙酰胺水溶液；
[0048]3)將上述I)和2)兩個均勻溶液分別攪拌均勻后，加入同一個燒杯中，磁力攪拌75°C條件下水浴反應6h，即可得到含有硫化鋅微球的乳濁液。經水洗、醇洗各三次之后經過超聲分散得到單分散硫化鋅微球的乙醇溶液；
[0049]4)將玻璃或者陶瓷基體置于步驟3)所制備的單分散硫化鋅微球乙醇溶液中60°C干燥，制得硫化鋅結構色薄膜，然后將薄膜在氮氣保護下經過350°C熱處理，即可得到低角度依賴性，炭黑均勾分布的硫化鋅紫色薄膜。
[0050]綜上所述，本發明公開的一種低角度依賴性紫色硫化鋅光子晶體結構色薄膜的制備方法，包括納米硫化鋅微球的制備；短程有序結構色薄膜的制備，將硫化鋅微球結構色薄膜在還原氣氛下的煅燒；最終得到一種無隨角異色的紫色結構色薄膜。該方法成本低廉、簡單易行，適用于在多種材質表面構建無隨角異色結構色色料，且制備方法簡單，重復性強，易于大規模制備。通過控制微球的粒徑，可以得到紫綠、紫藍、紫紅等多種顏色，同時也可通過自行調色得到多種混合色。在顯示材料、傳感、催化以及各類材料表面著色領域有著廣泛的應用前景。
【主權項】
1.一種低角度依賴性紫色硫化鋅結構色薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)按(5?7):1的質量比取Zn (NO3) 2.6Η20與聚乙烯吡咯烷酮，按聚乙烯吡咯烷酮:去離子水=(0.06?0.08) g:10mL的比例加入去離子水，充分混合均勻，得到均勻溶液； 2)按(0.3?0.5)g:50mL的比例，將硫代乙酰胺溶于去離子水中，超聲混合處理，得到硫代乙酰胺水溶液； 3)將步驟I)制得的均勻溶液與步驟2)制得的硫代乙酰胺水溶液按2: (I?1.5)的體積比混勻后，在70?85°C下，水浴反應5?8h，制得含有硫化鋅微球的乳濁液，再經洗滌及超聲分散，然后分散在乙醇溶液中，制得單分散硫化鋅微球的乙醇溶液； 4)將玻璃或者陶瓷基體置于步驟3)所制備的單分散硫化鋅微球乙醇溶液中40?60°C干燥，制得薄膜，將該薄膜在保護氣氛下，經300?500°C煅燒處理，制得低角度依賴性紫色硫化鋅結構色薄膜。2.根據權利要求1所述的低角度依賴性紫色硫化鋅結構色薄膜的制備方法，其特征在于，步驟I)充分混合均勻是采用磁力攪拌器攪拌15?30min。3.根據權利要求1所述的低角度依賴性紫色硫化鋅結構色薄膜的制備方法，其特征在于，步驟2)中超聲混合處理時間為10?20min。4.根據權利要求1所述的低角度依賴性紫色硫化鋅結構色薄膜的制備方法，其特征在于，步驟3)所述的洗滌是將含有硫化鋅微球的乳濁液先經去離子水洗2?4次，再經無水乙醇清洗2?4次。5.根據權利要求1所述的低角度依賴性紫色硫化鋅結構色薄膜的制備方法，其特征在于，步驟4)所述基板為玻璃片或者陶瓷坯體。6.根據權利要求1所述的低角度依賴性紫色硫化鋅結構色薄膜的制備方法，其特征在于，步驟4)所述保護氣氛采用氮氣或氬氣。7.根據權利要求1所述的低角度依賴性紫色硫化鋅結構色薄膜的制備方法，其特征在于，步驟4)所述真空干燥是在50?65°C下進行。8.采用權利要求1?7中任意一項所述的方法制得的低角度依賴性紫色硫化鋅結構色薄膜，其特征在于，該低角度依賴性紫色硫化鋅結構色薄膜中炭黑分布均勻，無角度依賴性，球形度好，粒徑均一。
【專利摘要】本發明公開了一種紫色硫化鋅光子晶體結構色薄膜及其制備方法，屬于光子晶體材料制備技術領域。包括先采用化學均勻沉淀法，制備出粒徑均一的硫化鋅微球納米顆粒，短程有序薄膜的制備，然后在保護氣氛下對薄膜進行煅燒，使微量有機物炭化，從而得到炭黑均勻分布的紫色結構色薄膜。本發明制備方法簡單，重復性強，解決了化學有機物顏料易褪色，對人體有害的技術難題，同時克服了蛋白石結構光子晶體對基板要求高，鍍膜條件苛刻等問題。操作過程簡單易行，能大規模工業生產，適用于在多種材質表面構建無隨角異色結構色色料，具有廣闊的應用前景。制得的紫色硫化鋅光子晶體結構色薄膜炭黑分布均勻，無角度依賴性，球形度好，粒徑均一。
【IPC分類】C03C17/22, C04B41/85
【公開號】CN105175015
【申請號】
【發明人】王芬, 張欣, 蓋言成, 林營, 王毅, 朱建鋒, 楊海波
【申請人】陜西科技大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月21日