SiO2双尺寸光子晶体的自组装及稳定性探索

采用St?ber法制备不同尺寸SiO2胶体球,利用多次垂直沉积法制备SiO2双尺寸光子晶体.通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对所得双尺寸光子晶体的形貌和排列方式进行表征.对双尺寸光子晶体的生长过程进行探讨,研究界面作用力及胶体球间相互作用力对制备稳定结构的影响.研究结果表明,SiO2双尺寸光子晶体具有更加有序稳定的结构.胶体球间的相互作用力随胶体球粒径增大而增大,大粒径胶体球更有利于形成稳定的结构.     

SiO2-BaTiO3异质双尺寸超材料结构的制备

采用垂直沉积法自组装制备了SiO2胶体晶体模板,并结合Pechini溶胶-凝胶法实现多种SiO2-BaTiO3异质双尺寸超材料结构的制备.通过X射线衍射分析仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对所得粉体和光子晶体的晶型、形貌及排列方式进行测试分析.对比钛酸钡粉体,对SiO2-BaTiO3异质超材料的结构进行探讨,研究不同pH值对钛酸钡粉体的形貌和粒径的影响,进而研究不同凝胶对异质超材料结构的影响.研究结果表明异质结构中胶体晶体模板的排列更加紧密有序,缺陷减少,纳米颗粒的粒径与原钛酸钡粉体的粒径基本一致,利用不同凝胶可获得LS2、LS4、LS6型结构及层-层复合结构.     

空心和实心SiO2胶体晶体微球的快速制备方法

胶体晶体微球因其独特的内部结构被广泛地应用到诸多领域.本文提供了一种简单、快速合成SiO2胶体晶体微球的方法,即:将单分散SiO2微球悬浮液加入到有机溶剂(正辛醇或二甲基硅油)中超声乳化,使SiO2微球在溶剂中自组装,形成SiO2胶体晶体微球,用扫描电镜(SEM)观察其形貌结构,用Nano Measurer 1.2软件统计其粒径分布.实验表明,SiO2胶体晶体微球在正辛醇中形成空心结构,在二甲基硅油中形成实心结构;悬浮液浓度,悬浮液与溶剂的质量比,单分散SiO2微球粒径不会明显影响SiO2胶体晶体微球的形貌和结构,但会对其粒径分布产生一定的影响.     

蓝色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备及其呈色机理研究

以粒径为340±10 nm的单分散聚苯乙烯微球为原料,采用垂直沉积法制备了蓝色聚苯乙烯胶体晶体膜.通过研究不同组装容积对聚苯乙烯胶体晶体膜的微观形貌和宏观呈色性能的影响规律,探索制备大面积蓝色聚苯乙烯胶体晶体膜的方法.结果表明,当聚苯乙烯乳液浓度为0.1wt;,干燥温度为40℃,自组装容积为50 mL时,所得聚苯乙烯胶体晶体膜呈现高质量的密排六方结构,宏观上呈现均匀明亮的蓝色,该蓝色具有一定的角度依赖性.研究发现,采用该方法制备聚苯乙烯胶体晶体膜时,在基片上和玻璃器皿壁上同时进行着垂直自组装.同时,在玻璃器皿底部也进行着蒸发自组装,形成了较大面积的蓝色聚苯乙烯胶体晶体膜,有望为制备大面积聚苯乙烯胶体晶体膜提供新的方法.     

非密堆积型PS胶体晶体及其TiO2反结构的制备

采用改进的垂直沉积法,以聚苯乙烯(polystyrene,PS)微球为组成基元,制作出两种非密堆积型的二元胶体晶体结构.扫描电镜观察和反射光谱测试证明该方法可以获得很好的有序结构;以单一组元的非密堆积型PS微球胶体晶体为模板,制备出了相对折射系数较大的二氧化钛(titania,TiO2)为组成的胶体晶体反结构.     

单分散SiO2微球的制备及疏水改性研究

采用改进的凝胶-溶胶法制备了200~800 nm的单分散SiO2微球,并通过真空冷冻干燥法得到不易团聚的单分散SiO2粉体,采用乙醇超临界方法对制备的SiO2微球进行疏水改性.通过扫描电镜和氮吸附-脱附分析仪对SiO2微球的表面形貌、粒径以及孔径分布进行表征;用傅里叶红外变换测试和测量接触角对疏水改性的SiO2微球进行分析.结果表明SiO2微球粒径随二次加入TEOS体积增加呈先增大后减小.经过乙醇超临界处理,SiO2微球表面成功接枝上了疏水烷基,微球尺寸越小,疏水性越好,其接触角高达149°,单次SiO2微球处理量对结果无明显影响.采用本方法可以单次处理12 g以上的SiO2微球,接触角均在140°左右,可充分满足实验室使用需求.经过真空冷冻技术和乙醇超临界技术得到疏水单分散SiO2微球粉体,具有不易团聚及单分散性良好的优点,能够作为胶体晶体原料和三维有序材料(3-DOM)模板剂进行广泛应用.     

超小孔径树枝状介孔二氧化硅纳米球的制备和表征

采用短碳链的表面活性剂溴代十二烷基三甲基溴化铵为模板剂,合成了具有较大粒径和超小孔径分布的单分散树枝状介孔二氧化硅纳米球(记为DMSNs-C12).通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射能谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、以及氮气吸附脱附曲线对制备的DMSNs-C12进行了形貌、晶体结构、化学组成、孔体积、比表面积等分析.结果表明:与传统的、以溴代十六烷基三甲基溴化铵为模板剂制备的单分散树枝状二氧化硅纳米球相比(DMSNs-C16),DMSNs-C12颗粒尺寸明显增大,褶皱结构消失,孔道尺寸急剧减小.原因是随着碳链减小,表面活性剂相互斥力减弱,影响微乳液形成,最终导致结构差异.     

壳聚糖对SiO2@PDA光子晶体色牢度的影响研究

本文旨在丝绸基底上获得一种结构稳定、色彩明亮的涂层结构。以单分散SiO₂@PDA微球为光子晶体的前驱体，在丝绸上构建SiO₂@PDA光子晶体，通过壳聚糖溶液对结构色丝绸进行后处理，探究不同质量分数的壳聚糖溶液对结构色丝绸色牢度的影响。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)观察SiO₂@PDA光子晶体结构的微观形貌，能谱仪(EDS)表征SiO₂微球样品的元素组成，X射线衍射仪表征SiO₂和SiO₂@PDA微球的物相结构，并通过摩擦测试和水洗测试探究结构色丝绸的色牢度。本实验制备的SiO₂和SiO₂@PDA微球粒径大小均一、单分散性良好，SiO₂@PDA光子晶体结构呈周期性紧密排列。与未通过壳聚糖溶液处理的结构色织物相比，在质量分数为3%的壳聚糖溶液后处理下，摩擦测试和水洗测试后结构色脱落较少，仍能保持原来的颜色。实验表明，壳聚糖溶液处理可以有效提高结构色织物的色牢度。     

不同膜厚对SiO2光子晶体形貌及光学性能的影响

利用改良的St6ber法制成了粒径均一的SiO2胶体颗粒,胶体微球颗粒平均粒径为200 nm.保持SiO2悬浮液体积分数相同,对双基片自组装垂直沉积进行改造,改变夹层厚度,沉积得到厚度不同的SiO2光子晶体薄膜.利用扫描电子显微镜观察了膜厚不同的SiO2光子晶体薄膜样品的表面以及断面微观形貌,测试了样品的光反射性能,此外还讨论了光子晶体薄膜厚度对样品表面的形貌以及样品光反射性能带来的影响.     

TiO2三维有序大孔材料的表面特性研究

本文采用聚苯乙烯胶体晶体模板,使用Sol-gel法制备的Ti02溶胶对胶晶模板进行填充,经高温热处理后获得TiO2三维有序大孔结构.采用扫描电子显微术(SEM),透射电子显微术(TEM),BET法,能量色散谱(EDS)以及红外光谱术(IR)对三维有序大孔结构进行了表征.研究表明改变热处理温度和聚苯乙烯球尺寸,可对三维有序大孔结构进行调控;同时本文重点研究了孔壁显微结构和化学组成等表面特性.