本發明屬于納米材料技術領域。

背景技術：

納米材料具有很多獨特的性能和特殊的應用，由于其尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子比例大的四大特性，導致了宏觀的聲、光、電、磁、熱、力學等的物理效應與常規材料有所不同，體現為小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀隧道效應和表面效應，引起了人們廣泛的關注。然而，材料的多孔化，賦予原來材料嶄新的優異性能，它具有高表面積、低密度、高通透性、高導電導熱性、結構靈活可調等特點，有望在催化、環境、能源、生化、光電器件以及傳感等方面得到廣泛的應用。因此，發展新型多孔材料的合成、改性，制備出尺寸可控、成分可控、形貌可控、晶型可控、穩定性好的基底是關鍵環節，對于應用和基礎研究都具有重要意義。然而納米技術的發展以及應用領域的擴大取決于性能優良的基底材料。

在實踐上，從一維量子線到復雜三維雙螺旋立方結構到納米大尺寸單晶都已經得以制備。多孔材料的研究主要有：huo等人對co、ni、zn的氧化物介孔結構進行了研究，yada等人對一些過渡金屬氧化物ln、la、pr等的介孔結構進行了深入研究。galo等人從實驗和理論上對非硅基金屬氧化物微孔和介孔材料的研究進行了深入總結。但實踐證明，許多適用于硅基介孔材料的合成機理并不能簡單應用于非硅基介孔材料的合成。研究者意識到原有制備技術所存在的不足：其一，非硅基材料有序多孔結構獲得的困難性。其二，具有特定結構的有序大孔材料難以制備。

技術實現要素：

本發明為了解決現有技術手段難以合成出具有特殊結構有序大孔結構的非硅基材料的問題，本發明提供了一種具有有序大孔結構的蜂窩狀tio2-ag納米復合物及其制備方法。

所述蜂窩狀tio2-ag納米復合物的結構由孔徑為160～170nm的蜂窩狀tio2與空隙中粒徑為110～120nm的ag顆粒復合而成，組成蜂窩狀結構的tio2粒徑為250～260nm。

制備方法的具體步驟如下：

1)采用自組裝技術制備單層的二維有序聚苯乙烯膠體球模板；

2)利用磁控濺射技術制備雙層曲面的tio2/ag納米帽子陣列，

3)在高純氬氣的保護下，對高度有序的雙層曲面tio2/ag納米帽子陣列進行380～420℃快速變溫熱處理形成的蜂窩狀tio2-ag納米復合結構。所述的快速變溫熱處理在升溫過程中在300℃以前以20℃/min的升溫速度快速升溫至300℃，達到300℃后以5℃/min的升溫速度升溫至380～420℃，在380～420℃保溫2h，自然冷卻至室溫形成蜂窩狀tio2-ag納米復合物。

步驟1)中采用自組裝技術制備單層的二維有序膠體球模板的步驟具體如下：

a、將硅片襯底浸入到含有氨水、過氧化氫和水，以體積比為1:2:6比例混合的混合溶液中300℃加熱處理5～10分鐘，冷卻后依次用去離子水和乙醇溶液超聲清洗；

b、將所述硅片襯底浸泡在2％的十二烷基硫酸鈉溶液中24小時，得到具有親水性的襯底表面。

c、取聚苯乙烯溶液和乙醇按照體積比1:1混合得到聚苯乙烯乙醇溶液，超聲分散，然后取聚苯乙烯乙醇溶液滴在親水處理后的硅片襯底上，待溶液均勻鋪開之后，緩慢的傾斜浸入裝有濃度為12～15mmol/lnacl溶液的容器中，聚苯乙烯在水面振蕩擴散，形成一層的聚苯乙烯膠體小球單層陣列，靜置2.5～3.5分鐘；

d、用潔凈的硅片將聚苯乙烯膠體小球單層膜緩慢撈起來，用濾紙吸去多余的水之后，小角度傾斜、靜止在空氣中自然揮發至完全干燥后，即可在硅襯底表面形成單層緊密排列的聚苯乙烯小球二維有序陣列。

本發明的有益效果：

1、磁控濺射鍍膜方法簡便，過程簡單，成本低廉。

2、復合型雙層曲面ps/tio2/ag納米帽子結構高度有序，可控性強，性能穩定，純度高。

3、該蜂窩狀tio2-ag納米復合物具有大面積、高度有序、納米孔隙可調等特點，可應用于催化、能源、檢測等領域。

附圖說明

圖1是雙層曲面ps/tio2/ag納米帽子的sem圖；

圖2是將雙層曲面ps/tio2/ag帽子陣列在高純氬氣的保護下，400℃快速變溫退火處理后形成的蜂窩狀tio2-ag納米復合結構sem圖。

具體實施方式

下面以具體實施例的方式對本發明技術方案作進一步解釋和說明。

實施例1

1、二維有序聚苯乙烯膠體陣列的制備

采用自組裝技術制備單層的二維有序膠體球模板，具體步驟是：將硅片襯底放到含有氨水、過氧化氫和水(體積比為1:2:6)的混合溶液中300℃煮沸5～10分鐘，然后依次用去離子水和乙醇溶液超聲清洗2-3次。將其浸泡在2％的十二烷基硫酸鈉溶液中24小時，得到具有親水性的襯底表面。取體積比分別為1:1的聚苯乙烯溶液和乙醇溶液混合，超聲振蕩5s，然后取適量混合溶液滴在親水處理后的硅片襯底上，待溶液均勻暈開之后，緩慢的傾斜浸入裝有濃度為12～15mmol/lnacl鹽水溶液的容器中，在鹽水表面張力作用下，混合液隨水面振蕩擴散，形成一層的聚苯乙烯膠體小球單層陣列，稍靜止3分鐘左右，再用干凈的硅片將單層膜緩慢撈起來，用濾紙吸去多余的水之后，小角度傾斜、靜止在空氣中自然揮發至完全干燥后，即可在硅襯底表面形成單層緊密排列的聚苯乙烯小球二維有序陣列。

2、雙層曲面的tio2/ag納米帽子陣列的制備

ps(200nm)/tio2/ag雙層膜是利用磁控濺射技術制備，制備前背景真空度為2×10^-4pa，濺射氣壓0.6pa，氣流量為20sccm。tio2使用射頻靶濺射，其濺射功率為50w，濺射時間為30min，金屬ag使用直流靶濺射，其濺射功率為21.6w，濺射時間為53s。

3、退火處理

在高純氬氣的保護下，對高度有序的雙層曲面tio2/ag納米帽子陣列進行380℃熱處理保溫2h，其中300℃之前進行20℃/min的快速升溫，之后以5℃/min的升溫速度升溫至380℃最終自然冷卻到室溫形成的蜂窩狀tio2-ag納米復合結構。

實施例2

1、二維有序聚苯乙烯膠體陣列的制備

采用自組裝技術制備單層的二維有序膠體球模板，具體步驟是：將硅片襯底放到含有氨水、過氧化氫和水(體積比為1:2:6)的混合溶液中300℃煮沸5-10分鐘，然后依次用去離子水和乙醇溶液超聲清洗2-3次。將其浸泡在2％的十二烷基硫酸鈉溶液中24小時，得到具有親水性的襯底表面。取體積比分別為1:1的聚苯乙烯溶液和乙醇溶液混合，超聲振蕩5s，然后取適量混合溶液滴在親水處理后的硅片襯底上，待溶液均勻暈開之后，緩慢的傾斜浸入裝有濃度為12～15mmol/lnacl溶液的容器中，在鹽水表面張力作用下，混合液隨水面振蕩擴散，形成一層的聚苯乙烯膠體小球單層陣列，稍靜止3分鐘左右，再用干凈的硅片將單層膜緩慢撈起來，用濾紙吸去多余的水之后，小角度傾斜、靜止在空氣中自然揮發至完全干燥后，即可在硅襯底表面形成單層緊密排列的聚苯乙烯小球二維有序陣列。

2、雙層曲面的tio2/ag納米帽子陣列的制備

ps(200nm)/tio2/ag雙層膜是利用磁控濺射技術制備，制備前背景真空度為2×10^-4pa，濺射氣壓0.6pa，氣流量為20sccm。tio2使用射頻靶濺射，其濺射功率為50w，濺射時間為30min，金屬ag使用直流靶濺射，其濺射功率為21.6w，濺射時間為53s。

3、退火處理

在高純氬氣的保護下，對高度有序的雙層曲面tio2/ag納米帽子陣列進行400℃熱處理保溫2h，其中300℃之前進行20℃/min快速升溫，300℃以后以5℃/min的升溫速度升溫至400℃，最終自然冷卻到室溫形成的蜂窩狀tio2-ag納米復合結構。

實施例3

1、二維有序聚苯乙烯膠體陣列的制備

采用自組裝技術制備單層的二維有序膠體球模板，具體步驟是：將硅片襯底放到含有氨水、過氧化氫和水(體積比為1:2:6)的混合溶液中300℃煮沸5-10分鐘，然后依次用去離子水和乙醇溶液超聲清洗2-3次。將其浸泡在2％的十二烷基硫酸鈉溶液中24小時，得到具有親水性的襯底表面。取體積比分別為1:1的聚苯乙烯溶液和乙醇溶液混合，超聲振蕩5s，然后取適量混合溶液滴在親水處理后的硅片襯底上，待溶液均勻暈開之后，緩慢的傾斜浸入裝有濃度為12～15mmol/lnacl鹽水溶液的容器中，在鹽水表面張力作用下，混合液隨水面振蕩擴散，形成一層的聚苯乙烯膠體小球單層陣列，稍靜止3分鐘左右，再用干凈的硅片將單層膜緩慢撈起來，用濾紙吸去多余的水之后，小角度傾斜、靜止在空氣中自然揮發至完全干燥后，即可在硅襯底表面形成單層緊密排列的聚苯乙烯小球二維有序陣列。

2、雙層曲面的tio2/ag納米帽子陣列的制備

ps(200nm)/tio2/ag雙層膜是利用磁控濺射技術制備，制備前背景真空度為2×10^-4pa，濺射氣壓0.6pa，氣流量為20sccm。tio2使用射頻靶濺射，其濺射功率為50w，濺射時間為30min，金屬ag使用直流靶濺射，其濺射功率為21.6w，濺射時間為53s。

3、退火處理

在高純氬氣的保護下，對高度有序的雙層曲面tio2/ag納米帽子陣列進行420℃熱處理2h，其中300℃之前進行20℃/min快速升溫，300℃以后以5℃/min的升溫速度升溫至420℃，最終自然冷卻到室溫形成的蜂窩狀tio2-ag納米復合結構。

如圖1所示，通過兩次磁控濺射后在ps球上表面上形成了雙層曲面ps/tio2/ag納米帽子，如圖2所示，在將雙層曲面ps/tio2/ag帽子陣列，在高純氬氣保護下經過變溫退火處理后形成蜂窩狀tio2-ag納米復合結構，所述蜂窩狀tio2-ag納米復合物的結構由孔徑為160～170nm的蜂窩狀tio2與空隙中粒徑為110～120nm的ag顆粒復合而成，組成蜂窩狀結構的tio2粒徑為250～260nm。