層層浸漬制備納米TiO2-SiO2多層膜及其結(jié)構(gòu)色性能的研究.pdf

1、光子晶體的納米周期性結(jié)構(gòu)與光相互作用可以展現(xiàn)出亮麗的結(jié)構(gòu)色，且結(jié)構(gòu)色不受周圍環(huán)境的侵害，也不隨時(shí)間的推移而變化。一維光子晶體結(jié)構(gòu)簡單、易于制備，同時(shí)又具備二維、三維光子晶體的性質(zhì)，其結(jié)構(gòu)色光鮮艷麗，是人工構(gòu)筑結(jié)構(gòu)色的重要途徑。
　　本文通過采用TiO2納米溶膠和SiO2納米溶膠代替有機(jī)聚合物作為構(gòu)筑光子晶體的結(jié)構(gòu)單元，在不借助聚電解質(zhì)的情況下，利用浸漬提拉層層自組裝的方法制備了TiO2/SiO2一維光子晶體多層膜。
　　首先

2、，在酸性條件下利用溶膠-凝膠法水解制備TiO2溶膠，研究了pH、反應(yīng)時(shí)間、前驅(qū)體加入時(shí)間、去離子水量對水解反應(yīng)的影響。在pH=1.5、反應(yīng)時(shí)間2h、1mL前驅(qū)體滴加時(shí)間30min左右、無水乙醇20mL、200mL去離子水、1mL冰乙酸的條件下水解鈦酸丁酯獲得粒徑為9nm±1nm，單一分散性好的TiO2溶膠。
　　其次，利用3-氨丙基三乙氧基硅烷對SiO2溶膠進(jìn)行化學(xué)改性。在pH=2.5、反應(yīng)溫度30℃時(shí)，通過改性實(shí)驗(yàn)得到粒徑分布均

3、勻、表面電性為正的SiO2溶膠。
　　再次，研究了帶相反電荷的TiO2溶膠、SiO2溶膠的粒徑及其分散性、Zeta電位值隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH值的變化，并選用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶膠進(jìn)行層層自組裝制備TiO2薄膜、SiO2薄膜。在TiO2溶膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)和SiO2溶膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.05wt％～0.1 wt％和0.1wt％～0.3wt％時(shí)，制備的TiO2薄膜和SiO2薄膜較為均勻、平整。
　　最后，通過借助于浸漬提拉層層自組裝法，將帶相反

4、電荷的TiO2顆粒交替組裝為高折射率區(qū)域、帶相反電荷的SiO2顆粒交替組裝為低折射率區(qū)域，再循環(huán)交替高低折射率區(qū)域，制備了一系列的TiO2/SiO2光子晶體，并對光子晶體薄膜的薄膜厚度、平整度以及光反射特性進(jìn)行了表征，又研究了其角度依存特性。結(jié)果表明，隨著入射角的增大，第一級反射波長藍(lán)移;合理控制高、低折射率區(qū)域的光學(xué)厚度，即可制備出結(jié)構(gòu)色亮麗的光子晶體薄膜。
　　通過此研究方案制備得到納米型TiO2/SiO2光子晶體，不需要借助