垂直沉积法制备SiO_2胶体晶体及其光子带隙特性

采用stober法在乙醇介质中合成S iO2微球,将制得的样品在30℃下用双氧水浸泡处理48 h。扫描电子显微镜(SEM)测定结果表明,样品平均粒径为292 nm,平均标准偏差小于5%。傅里叶红外光谱(FTIR)测定表明,经双氧水浸泡处理后,S iO2微球表面的羟基数目增多。Zeta电位和标准氢氧化钠滴定测试结果显示,经双氧水浸泡处理后,S iO2微球在水溶液中的Zeta电位从-55.72 mV提高到-63.26 mV,表面电荷密度从0.19 uC/cm2提高到0.28 uC/cm2。用垂直沉积法制备出有序性较好的密排结构的S iO2胶体晶体。在SEM下,观察到这种胶体晶体是面心立方(fcc)密排结构,其(111)晶面平行于基底。透射光谱表明,所制备的胶体晶体在(111)方向具有光子晶体的带隙性质。     

等离子体增强化学气相沉积技术制备锗反蛋白石三维光子晶体

采用溶剂蒸发对流自组装法将单分散二氧化硅(SiO2)微球组装形成三维有序胶体晶体模板,以锗烷(GeH4)为先驱体气用等离子增强化学气相沉积法在350℃填充高折射率材料锗.获得了锗反蛋白石光子晶体.通过扫描电镜、X射线衍射仪对锗反蛋白石的形貌、成分、结构进行了表征.结果表明:锗在SiO2微球空隙内填充均匀,得到的锗为多晶态.锗反蛋白石光子晶体为三维有序多孔结构.等离子体增强化学气相沉积的潜在优势在于可实现材料的低温填充,从而以高分子材料为模板进行复型,得到多种结构的三维光子晶体.     

胶体组装方法制备结构色涂层研究进展

通过胶体组装获取光子晶体结构是制备结构色涂层的主要策略,本文综述了几种典型的胶体组装方法研究进展,同时介绍了通过胶体组装方法制备的结构色涂层的典型应用。     

垂直排列法组装胶体晶体的最新进展

光子晶体是一种具有光子带隙的新型功能材料．利用胶体粒子自组装三维光子晶体由于其制备过程比较经济、简单，从而为很多人所关注．目前报道的方法已有多种．其中垂直排列法的简便易行使得其受到了广泛的研究，但另一方面这种方法本身的缺点也限制了它的使用范围．针对这种情况，很多研究机构提出了他们的改进方法．本文简要概述了在这一方面的最新进展，并且在本实验室已能够制备任意单分散、均一尺寸二氧化硅粒子的基础上，采用恒温快速蒸发自组装法得到了高质量的胶体晶体排列．     

改性二氧化硅微球的制备及其光子晶体自组装

为提高SiO2微球的表面电荷密度,通过改进Stober法,引入金属Na,合成SiO2微球,并采用垂直沉积法制备出光子晶体.通过Zeta电位粒度仪、带EDS能谱仪的场发射、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见-近红外光谱仪对其电学性能、显微形貌和光学性能进行测试分析.Zeta电位测试结果显示改性SiO2微球的Zeta电位平均提高13.44 mV;EDS能谱分析表明微球中含有钠元素;SEM照片表明样品平均粒径为318 nm,平均标准偏差小于5%,所得光子晶体为面心立方密排结构;吸收光谱表明在692 nm处具有光子晶体带隙.     

组装胶体晶体用单分散二氧化硅颗粒的制备

采用Stober法合成二氧化硅颗粒。通过X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对其结构和形貌进行分析。结果表明样品为非晶态固体颗粒，平均粒径为463nm，单分散性较高，平均标准偏差小于5％，表面非常平整光滑。通过垂直沉积法在40℃和60％相对湿度下制备出有序性较好的密排结构的二氧化硅胶体晶体膜。在电子显微镜下，观察到这种胶体晶体是面心立方（FCC）密排结构，（111）晶面平行于基底。透射光谱表明，所制备的胶体晶体在（111）方向具有光子晶体的带隙性质。     

烧结温度对SiO2胶体晶体模板结构的影响研究

采用St(o)ber法制备了单分散的SiO2球形颗粒,并在重力沉积条件下制得了高度有序的SiO2胶体晶体模板.采用TG、FTIR、UV-Vis和SEM等表征手段研究了烧结温度对SiO2胶体晶体模板结构的影响.结果表明,随着烧结温度的升高,二氧化硅微球间的间隙逐渐减小、排列更加规整有序.采用该二氧化硅胶体晶体(700℃下烧结)为模板制得了聚偏氟乙烯有序多孔材料.     

光子晶体及SiO2光子晶体的制备技术

光子晶体是一种具有光子带隙的周期性电介质结构,落在光子带隙中的光将不能传播。由于其独特的调节光子传播状态的功能,成为实现光通讯和光子计算机的基础。SiO2胶体球作为胶体光子晶体的组成基元,具有广阔的应用前景。本文介绍了光子晶体的概念、特征与应用领域,以及SiO2光子晶体的制备技术。     

光子晶体光纤的制备方法和发展趋势

光子晶体光纤(PCF)由于具有传统光纤无法比拟的奇异特性,在短短的十年内研究取得了很大的进展。它的横截面上有较复杂的折射率分布,通常含有不同排列形式的气孔,这些气孔的尺度与光波波长大致在同一量级且贯穿器件的整个长度,光波可以被限制在光纤芯区传播。文章介绍了国内外几种典型的光子晶体光纤光栅的制备方法,PCF的一些独特光学性质,及其在光通信及光传感领域中的应用前景及发展趋势。     

溶胶-凝胶模板法制备三维有序大孔TiO_2微球

采用无皂乳液聚合方法自制的单分散聚苯乙烯(PS)微球乳液为原料,并以PS微球自组装制备了有序胶体晶体模板("蛋白石"),采用溶胶-凝胶模板法制备了三维有序大孔TiO2微球("反蛋白石"),其孔呈六边形,孔径分布均一,约为200 nm,运用SEM,XRD对其形貌特征及晶型进行表征。结果表明,采用表面含有羧基的单分散聚苯乙烯微球及高的硅油粘度制得的模板有序度高;控制煅烧温度可以改变有序大孔TiO2微球的晶型,当煅烧温度为500℃时,其晶型为锐钛型,当煅烧温度为700℃时,其晶型则为金红石型。     

InP-SiO2三维光子晶体的制备

用溶剂蒸发法将单分散SiO2微球组装成三维有序结构的胶体晶体,用金属有机化学气相沉积技术向SiO2胶体晶体中填充高折射率材料InP,获得了InP-SiO2两种介质复合的三维光子晶体,通过扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱和紫外-可见光谱仪对InP-SiO2三维光子晶体的形貌、结构和光学性能进行了观察测试。研究结果表明：InP在SiO2微球空隙间具有较高的结晶质量,填充较致密均匀、与相同晶格周期的SiO2光子晶体相比,InP-SiO2光子晶体的反射光谱的峰值波长发生明显的红移。     

单分散SiO2/Ag/SiO2核壳结构微球制备及自组装光子晶体

应用湿化学方法,在SiO2微球表面先后包覆5 nm银层、20 nm SiO2介质膜,制备了直径约300 nm的单分散SiO2/Ag/SiO2核壳结构微球.用提拉技术实现微球的自组装,获得了长程有序的面心立方结构排列的光子晶体,并研究了其光学性能.结果表明:在可见至近红外波段存在非完全光子带隙;SiO2/Ag/SiO2球体自组装成的光子晶体并非完全密堆排列.     

不同先驱体溶胶-凝胶法制备的硫化锗玻璃薄膜

分别使用氯化锗和正锗酸乙脂为溶胶-凝胶先驱体,用2种不同的操作步骤制备溶胶,采用旋转涂膜技术在单晶硅片和玻璃基片上制备了硫化锗薄膜。对所获得的样品进行了X射线衍射、远红外和Raman光谱测试,并用扫描电镜观察薄膜形貌。结果表明：采用不同先驱体制备的溶胶-凝胶硫化锗玻璃薄膜其玻璃结构具有差异,并导致薄膜折射率的不同;由GeCl4所得玻璃薄膜为富锗相,其折射率约为2、8;而由Ge(OC2H5)4所得玻璃薄膜为富硫相,折射率约为2．2。     

胶晶模板法制备有序大孔炭材料研究进展

三维有序大孔炭材料（3DOCM）在光子晶体、催化剂载体、生物传感器和电极材料等方面具有潜在的应用前景，SiO2胶晶模板法是制备有序大孔炭材料的有效方法。制备步骤主要包括SiO2模板的组装、炭前驱填充及模板去除。本文综合所查文献，对有序大孔炭材料的制备及应用做了简要介绍。     

油性介质中组装二氧化硅胶体晶体薄膜

报道厂一种由粒径大于700nm的SiO2微球组装胶体晶体薄膜的方法。以一种密度较大的疏水性有机物替代水或醇类为分散剂,通过对SiO2微球表面进行疏水性处理改善其在油性介质中的分散性,采用改进的垂直沉积法在油性分散剂中制备SiO2胶体晶体。用扫描电子显微镜、红外光谱仪和紫外－可见光谱仪对SiO2胶体晶体薄膜的形貌、结构和光学性能进行了观察测试。结果表明;较大密度的分散剂能有效降低SiO2微球的沉降速度,组装成直径在700～2000nm范围的SiO2微球的胶体晶体。获得的SiO2光子晶体具有长程有序结构,并在近红外区具有显著的光子频率带隙。     

采用二步法合成核-壳型二氧化硅/二氧化铈复合微粒

以正硅酸已酯为硅源,以氨水为催化剂,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法并经500℃煅烧1 h后制备了SiO2微粒,运用激光粒度分析方法研究了各原料配比对SiO2粒子大小和粒径分布的影响;再以硝酸铈为铈源,碳酸铵为沉淀剂,十二烷基苯磺酸钠为分散剂,加入SiO2微粒,用化学沉淀法,通过控制反应和焙烧条件,经300℃煅烧1 h后成功合成了核-壳型单分散球状SiO2/CeO2复合微粒.并用差示扫描量热仪/热重分析仪、X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线能谱仪等手段以及zeta电位测定对SiO2/CeO2复合微粒的结构、组成和性能进行了表征.结果表明:SiO2/CeO2复合微粒呈规则球状,粒子分布非常均匀,粒径约300～350 nm;CeO2基本上为膜包覆,伴有少量的CeO2沉积,CeO2包覆层厚度约为30nm;SiO2包覆CeO2后所得复合微粒的表面电性质发生变化,其等电点对应的pH值从2.2增大至5.5.