TiO2-SiO2光子晶體的層層自組裝制備及其結(jié)構(gòu)色性能研究.pdf

1、光子晶體具有光子帶隙與光子局域等特征，因而可以控制光子的運(yùn)動(dòng)以操縱電磁波的傳播進(jìn)而產(chǎn)生色彩亮麗且飽和的結(jié)構(gòu)色。光子晶體展現(xiàn)的結(jié)構(gòu)色是光與納米周期性結(jié)構(gòu)相互作用產(chǎn)生的，其亮麗的色彩不易受自然環(huán)境的侵害，也不隨時(shí)間的推移而變化。光子晶體結(jié)構(gòu)色的研究十分廣泛，一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)光子晶體制備相對(duì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)色艷麗，是人工構(gòu)筑結(jié)構(gòu)色的重要途徑之一。
　　本文采用TiO2納米顆粒和SiO2納米顆粒為組裝異質(zhì)結(jié)構(gòu)光子晶體的組裝單元，通過(guò)浸漬提拉層層自組

2、裝法，制備TiO2/SiO2光子晶體。
　　首先，酸性條件下水解鈦酸丁酯制備TiO2溶膠，研究了水解pH值、反應(yīng)時(shí)間、前驅(qū)體滴加時(shí)間、陳化時(shí)間、前驅(qū)體水解量對(duì)水解后的TiO2溶膠的影響。結(jié)果表明，pH=1.5、反應(yīng)時(shí)間2h、滴加時(shí)間25min-45min、陳化4d、前驅(qū)體相對(duì)體積濃度小于3.0％時(shí)，所制備的TiO2溶膠粒徑為8nm±1nm，單一分散性較高，Zeta電位在25mV以上。
　　其次，分別用聚乙烯胺、四乙烯五胺對(duì)S

3、iO2溶膠進(jìn)行物理改性，陽(yáng)離子改性試劑3-氨丙基三乙氧基硅烷對(duì)SiO2溶膠進(jìn)行化學(xué)改性。利用動(dòng)態(tài)光散射儀DLS對(duì)改性前、后的SiO2的粒徑以及Zeta電位進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果表明，簡(jiǎn)單的物理改性，不能夠得到粒徑變化不大、Zeta電位反轉(zhuǎn)為正值的單一分散性較高的穩(wěn)定性SiO2溶膠;化學(xué)改性后，SiO2納米顆粒粒徑幾乎沒(méi)有變化，且PDI小于0.20，電位由負(fù)值變?yōu)?8mV±3mV，即可得到粒徑幾乎無(wú)變化、Zeta電位為正值的單一分散性較高的穩(wěn)定性

4、SiO2溶膠。
　　然后，研究了交替重復(fù)次數(shù)、底物SiO2溶膠濃度、使用AP-SiO2溶膠與否、SiO2溶膠pH值、提拉速率等因素對(duì)組裝薄膜的影響。同等條件下，交替重復(fù)次數(shù)越多，薄膜越厚;底物SiO2溶膠濃度越小，薄膜越厚;陽(yáng)離子改性的SiO2溶膠與SiO2溶膠組裝成的薄膜的厚度高于陽(yáng)離子試劑PVAm與SiO2溶膠組裝成的薄膜的厚度;隨著SiO2溶膠pH值的增大，吸附量減小;提拉速率為250μm/s的薄膜的厚度以及規(guī)整度均高于50