二氧化钛光子晶体的制备及其光学性能的研究.pdfVIP

李文侑 等 ：二氧化钛光子 品体 的制备及其光学性能的研究 二氧化钛光子晶体的制备及其光学性能的研究 李文甫，胡晓斌 ，赵斌元 (上海交通大学 材料科学与工程学院 ，上海 200240) 摘 要 ： 以PS胶体 晶体为模板 ，用溶胶一凝胶 法制备 2 实 验 高填充率的二氧化钛反蛋 白石结构的光子晶体薄膜 。 通过 SEM、XRD、光纤光谱仪和紫外分光光度计对薄 2．1 药品与仪器 膜的表面形貌、成分组成和光学性能进行 了研 究，证 实 2．1．1 药品 了该薄膜的光子晶体结构和优 良的光学性能。 苯 乙烯 (化学纯)，甲基丙烯酸 (化学纯)，过硫 酸钾 关键词： 二氧化钛 ；光子晶体 ；溶胶一凝胶法 (分析纯)，二次蒸馏水 (自制)，钛酸 四异丙酯 (TTIP)， 中图分类号 ： TB332 文献标识码 ：A 冰醋酸 (99 )，浓硝酸 (65 )。 文章编号：1001-9731(2Ol0)增刊3—0575一O4 2。1．2 仪器 FT0玻璃 ，恒温恒湿箱，超声仪 。 1 引 言 2．2 制备实验 光子晶体的概念是在 1987年 由S．John【和 E． 二氧化钛反蛋 白石结构光子晶体的制作是先制备 Yablonovitchl2各 自独 立提 出来 的。E．Yablonovitch PS光子晶体正模板 ，然后利用二氧化钛溶胶渗透 PS 指出，将介电常数不同的介质材料在空间中周期性排 光子晶体小球间隙，最后通过烧结去掉 PS，得到二氧 列的结构将改变在其间传播 的光的性质 。这种空间周 化钛反蛋白石结构。 期性排列的介电结构就是光子晶体。光子晶体的一个 单分散的聚苯 乙烯 (PS)胶体通过乳液聚合法制 性能就是禁止某种波长 的光传播 ，形成光子禁带。 备 ，将 PS胶体用 自组装方法在 FTO导电玻璃上生长 MalloukL3根据 Borrmann效应指出当光 照射到具有 1层 PS光子晶体薄膜 ，然后把 FTO导电玻璃在 8O℃ 周期性结构的光子晶体时，光子晶体禁带两边对光子 下热处理 2h以增强光子晶体的结构强度 。 的吸收会呈现 出相反的变化 ，即靠近紫外区域光吸收 二氧化钛纳米晶用钛酸 四异丙酯在去离子水中水 减弱，而靠近红外 区域则光吸收增强 ，形成慢光子效 解制备 ]。首先适量硝酸和水混合制成 0．1mol／L的 应 ，从而使光子晶体对光的吸收向红外方向发生偏移。 硝酸溶液 ，然后将钛酸四异丙酯和冰醋酸以5：1的体 因此 ，将光子晶体结构应用于二氧化钛光催化薄膜有 积比混合 ，并将其滴人硝酸溶液 中，同时快速搅拌，直 可能提高其在可见光领域的吸光性能 ，改善光催化效 至水解过程结束 ，溶液澄清 ，溶胶比较稳定可保持澄清 率。Miguez等人l4对光子 晶体和纳米晶复合膜的研 一 周以上。将溶胶滴入制备好的PS光子晶体正模板 究结果表明，光子 晶体结构对二氧化钛薄膜在可见光 上利用匀胶机旋涂成膜。将涂覆好 的膜放人烘箱在 区的吸收有 良好的促进作用 。国内对光子晶体二氧化 8o℃下热处理 15min保证大部分溶胶水分挥发，然后 钛薄膜在可见光吸收响应方面的研究还不太 多，目前 重复涂溶胶以提高溶胶在 PS小球间隙的填充率。 只有研究制备各种空腔尺寸的二氧化钛光子晶体的报 将涂覆好溶胶 的薄膜放人马弗炉里高温处理，炉 道 ，如上海硅酸盐研究所 的胡行方利用二氧化硅模板 温以 1。C／min升温至 300。C，保温 2h保证 PS