介孔膠體光子晶體的制備及應用.pdf

1、光子晶體是介電常數(shù)在空間上呈周期性分布的材料，能量在光子晶體帶隙內(nèi)的光子，無法被傳播。通過對光子晶體的設計，人們可以實現(xiàn)對光子的調(diào)控。膠體光子晶體是由一種或多種單分散膠體粒子組裝而成的有序結(jié)構(gòu)材料。由于制備膠體光子晶體過程方便、快速、有效，因此膠體光子晶體材料得到了廣泛的關注。介孔材料是一類孔徑大小在2-50納米之間的多孔材料，具有比表面積高、孔道結(jié)構(gòu)規(guī)整有序、孔徑大小連續(xù)可調(diào)等特點，在分子的吸附、分離，催化反應，電極材料、傳感器、載藥

2、緩釋等領域得到了廣泛的研究和應用。利用介孔材料制備光子晶體，可以將介孔材料的高比表面積、強吸附能力與光子晶體的調(diào)制光子的能力相結(jié)合，對于可視化吸附、分離過程、氣體傳感、動態(tài)防偽等領域的研究和應用有著重要的意義。因此，本論文合成了單分散性介孔二氧化硅膠體粒子，并利用膠體粒子自組裝制備了各種形貌的介孔膠體光子晶體，并研究了其在氣體檢測、動態(tài)防偽編碼檢測等方面的應用。具體研究內(nèi)容有:
　　(1)首先合成了單分散實心二氧化硅膠體粒子。并以

3、實心二氧化硅微球為種子，在其表面生長一層均勻的介孔二氧化硅殼層，生成具有高比表面積的單分散介孔二氧化硅膠體粒子。研究了反應條件對介孔二氧化硅膠體粒子單分散性的影響，并進行理論解釋。該方法可很好地控制介孔膠體粒子尺寸，并保持良好的單分散性。
　　(2)以單分散介孔二氧化硅膠體粒子為原料，使用垂直沉積法、微流控的方法制備得到高質(zhì)量的介孔二氧化硅膠體光子晶體薄膜、微球。利用噴墨打印技術制備圖案化膠體光子晶體，研究了打印墨水組分、打印基底

4、、干燥溫度等參數(shù)對于介孔膠體光子晶體圖案的質(zhì)量的影響。并且研究了介孔膠體光子晶體的氣體響應特性。
　　(3)基于介孔膠體光子晶體膜，將不同熒光分子分別負載在介孔膠體光子晶體的介孔孔道內(nèi)，制備熒光-介孔膠體光子晶體復合氣體檢測陣列，并開展氣體檢測工作。該傳感陣列能夠根據(jù)熒光信號識別區(qū)分各種氣體，并通過反射光譜數(shù)據(jù)檢測氣體濃度。
　　(4)基于噴墨打印技術，通過在硬性或柔性基底上打印介孔膠體粒子溶液，制備了具有氣體響應性能的介孔