二氧化硅氣凝膠功能薄膜的制備及其光學性能研究.pdf

1、溶膠凝膠法制備的二氧化硅氣凝膠薄膜不僅折射率小、介電質常數(shù)低、熱穩(wěn)定性好，而且具有結構可控、光學性能好、操作簡便等優(yōu)點，可用于減反膜、太陽能電池、建筑玻璃、顯示面板、傳感器以及集成電路和超聲探測器等諸多領域而廣受關注。本論文采用有機硅源作為前驅體，在醇溶劑中通過溶膠凝膠法制備二氧化硅溶膠，通過浸漬提拉法分別制備了二氧化硅氣凝膠熒光薄膜與減反膜兩種功能薄膜。主要研究內容如下:
　　1.采用正硅酸四乙酯(TEOS)作為硅源，乙醇(Et

2、OH)為溶劑，草酸(H2C2O4)為酸催化劑，氨水(NH3·H2O)為堿催化劑，使用酸堿兩步催化法制備二氧化硅氣凝膠薄膜，TEOS、H2O、EtOH、H2C2O4、NH3·H2O最終摩爾比為1∶7∶4∶0.001∶0.003。所制備的二氧化硅薄膜為無定型材料，是由二氧化硅網(wǎng)絡構成。通過比較浸漬提拉法和旋轉涂覆法制備的二氧化硅氣凝膠薄膜發(fā)現(xiàn)，浸漬提拉法制備的二氧化硅氣凝膠顆粒粒徑分布窄，顆粒粒徑在17 nm～37 nm之間，呈現(xiàn)出兩端分布

3、少，中值分布多的態(tài)勢，粒徑集中分布在25 nm～31 nm，薄膜表面更為平整均一，粗糙度均方根為276.690 pm，平均偏差為224.801 pm，極差為0.868 nm。使用1000μm/s的提拉速度，制備的薄膜最大透過率達到97.4％，透過率良好。
　　2.采用TEOS作為硅源，EtOH為溶劑，H2C2O4為酸催化劑，NH3·H2O為堿催化劑，通過摻雜羅丹明6G(Rh6G)、羅丹明B(RhB)，使用浸漬提拉法制備二氧化硅氣凝

4、膠熒光薄膜，TEOS、H2O、EtOH、H2C2O4、NH3·H2O最終摩爾比為1∶7∶4∶0.001∶0.003。通過摻雜Rh6G、RhB制備的二氧化硅氣凝膠熒光薄膜，表面平整均一，染料分子填充包埋在二氧化硅孔洞中，摻雜RhB的熒光薄膜粗糙度均方根、平均偏差、極差均小于摻雜Rh6G的熒光薄膜，比表面積為515.81 m2·g-1，孔徑集中分布在16.06 nm處，孔容集中分布在0.019 cm3·g-1，也都小于摻雜Rh6G薄膜，與二

5、氧化硅基質結合更好。摻雜Rh6G、RhB的二氧化硅氣凝膠熒光薄膜在紫外可見光區(qū)均有較好的熒光響應，染料分子通過靜電氫鍵等作用吸附在二氧化硅孔洞中，染料的熒光光譜發(fā)生藍移。摻雜到二氧化硅氣凝膠中含量增大，染料熒光壽命增長。熒光薄膜被激發(fā)時，二氧化硅氣凝膠能傳遞能量，比水溶液中熒光強度大。
　　3.采用有機硅源浸漬提拉制備二氧化硅氣凝膠減反膜過程中，添加DCCA能有效抑制顆粒生長，使顆粒變小，堆積更為緊密，膜層變薄;還能控制干燥速率，