本文關(guān)鍵詞：單分散SiO_2微球的制備及其氣液界面自組裝的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：單分散納米微球自組裝膠體晶體因其在光子晶體、電子器件等方面的廣泛應(yīng)用而引起了廣大研究者的極大關(guān)注。納米SiO2微球因其表面能高、穩(wěn)定性好而常被用作制備膠體晶體的材料,單分散性好且穩(wěn)定性高的納米SiO2微球是制備高質(zhì)量膠體晶體的主要原料。傳統(tǒng)的自組裝方法,如：水平沉積法、重力沉降法等均有一些不可避免的缺陷,因此,選取簡單易行且效率高的自組裝方法是制備高質(zhì)量膠體晶體的關(guān)鍵因素。本論文在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,圍繞單分散SiO2微球的制備以及膠體晶體的自組裝,主要開展了以下幾個(gè)方面的研究：(1)制備不同粒徑的單分散SiO2微球,探討了各反應(yīng)物濃度及反應(yīng)條件對(duì)SiO2微球粒徑和單分散性的影響；在室溫條件下陳化反應(yīng)混合物,探討了微球粒徑、單分散性和ζ位隨著陳化時(shí)間的變化關(guān)系,并得出了單分散微球的最佳陳化時(shí)間；測(cè)定不同粒徑的膠體懸浮液的pH與ζ電位的關(guān)系,并得出其等電點(diǎn)(IEP)(2)采用恒電壓電泳沉積和脈沖電壓電泳沉積自組裝SiO2膠體晶體,選擇水作為電泳沉積的分散劑,分別探討了不同實(shí)驗(yàn)條件對(duì)組裝效果的影響。對(duì)于平均粒徑為378nm的SiO2顆粒,恒電壓電泳沉積的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件為：pH=11.22,ζ=-72.26mV,沉積電壓為4V或5V,沉積時(shí)間為5min。脈沖電壓電泳沉積可以大大提高SiO2膠體晶體的質(zhì)量,對(duì)于平均粒徑為207nm的SiO2顆粒,脈沖電壓電泳沉積的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件為：脈沖寬度為0.2s,脈沖電壓為4V,沉積時(shí)間為4min。(3)利用物理吸附CTAB改性親水性SiO2微球,調(diào)節(jié)最佳ζ電位,使用自制的氣液界面自組裝法的裝置,在空氣-水界面形成緊密有序堆積結(jié)構(gòu)的膠體晶體。CTAB的最佳濃度為0.01mM,對(duì)應(yīng)的ζ=-36.67mV,甲醇為氣液界面法中的優(yōu)選分散劑；利用氣液界面法的裝置得到單層SiO2膠體晶體膜,其紫外-可見透射峰的波長位置與理論計(jì)算值基本符合,AFM圖表明膠體晶體為有序密堆積結(jié)構(gòu),且有序結(jié)構(gòu)覆蓋整個(gè)膜表面；多層膠體晶體膜的透射光譜圖中存在明顯的一級(jí)衍射峰和二級(jí)衍射峰,這符合光子晶體的性質(zhì)；隨著顆粒粒徑的增大,紫外-可見透射峰的位置發(fā)生紅移,通過Bragg方程的計(jì)算,利用透射峰波長的位置可以得到顆粒的粒徑,計(jì)算得到的理論粒徑與NTA測(cè)試所得到的結(jié)果能夠很好吻合。(4)選取兩種粒徑的SiO2微球,采用氣液界面法的兩種形式嘗試得到有序性較好的二元膠體晶體。在兩種粒徑交替取膜制備二元膠體晶體中,實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明小粒徑的SiO2顆�？梢蕴岣吣z體晶體的有序性,而大粒徑顆粒對(duì)膠體晶體有序性有一定的干擾。在兩種粒徑混合自組裝二元膠體晶體中,結(jié)果表明：當(dāng)大小顆粒同時(shí)存在時(shí),大粒徑顆粒表現(xiàn)為有序組裝,而小粒徑顆粒填充在其中,隨著小粒子與大粒子數(shù)目比值(Ns/L)增大,小顆粒干擾了膠體晶體的有序結(jié)構(gòu)而使膠體晶體的有序性降低。本論文首先合成不同粒徑的單分散SiO2微球,然后采用電泳沉積法和氣液界面法快速形成有序結(jié)構(gòu)的膠體晶體,并嘗試通過氣液界面法得到不同空間結(jié)構(gòu)的二元膠體晶體,這對(duì)膠體晶體的自組裝具有創(chuàng)新意義。
【關(guān)鍵詞】：SiO_2微球 單分散 自組裝 膠體晶體 電泳沉積 氣液界面
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O613.72
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 綜述13-28
• 1.1 單分散二氧化硅微球的制備原理及其應(yīng)用13-17
• 1.1.1 單分散二氧化硅微球的形成機(jī)理13-14
• 1.1.2 單分散二氧化硅微球的應(yīng)用14-17
• 1.2 單分散二氧化硅微球的制備方法17-19
• 1.2.1 溶膠-凝膠法17-18
• 1.2.2 微乳液法18
• 1.2.3 化學(xué)沉淀法18
• 1.2.4 種子法18-19
• 1.3 膠體穩(wěn)定性概述19-21
• 1.3.1 雙電層結(jié)構(gòu)模型和ζ電位19-20
• 1.3.2 膠體的穩(wěn)定性與DLVO理論20-21
• 1.4 二氧化硅微球的表面改性21-22
• 1.5 二氧化硅膠體晶體自組裝方法22-26
• 1.5.1 電泳沉積法23-24
• 1.5.2 氣液界面自組裝法24-25
• 1.5.3 其它自組裝方法25-26
• 1.6 本課題的研究思路和主要內(nèi)容26-27
• 1.6.1 研究目標(biāo)26
• 1.6.2 研究內(nèi)容26-27
• 1.7 擬解決的關(guān)鍵問題及特色創(chuàng)新之處27-28
• 1.7.1 擬解決的關(guān)鍵問題27
• 1.7.2 特色創(chuàng)新之處27-28
• 第二章 單分散二氧化硅微球的制備及其性質(zhì)的研究28-44
• 2.1 前言28-29
• 2.2 單分散二氧化硅微球的制備29-36
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器29
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容29-32
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論32-36
• 2.3 二氧化硅溶膠的穩(wěn)定性研究36-40
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器36
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容36-37
• 2.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論37-40
• 2.4 單分散二氧化硅顆粒的界面電性質(zhì)研究40-42
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器40
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容40-41
• 2.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論41-42
• 2.5 本章小結(jié)42-44
• 第三章 電泳沉積法自組裝膠體晶體44-60
• 3.1 前言44-45
• 3.2 恒電壓電泳沉積45-52
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器45-46
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容46
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論46-52
• 3.3 脈沖電壓電泳沉積52-58
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器52
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容52
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論52-58
• 3.4 本章小結(jié)58-60
• 第四章 氣液界面法自組裝二氧化硅膠體晶體60-76
• 4.1 前言60-61
• 4.2 二氧化硅膠體晶體自組裝61-63
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器61-62
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容62-63
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論63-74
• 4.3.1 二氧化硅微球的表面改性64-67
• 4.3.2 不同分散劑對(duì)SiO_2自組裝的影響67-68
• 4.3.3 單層膠體晶體68-71
• 4.3.4 多層膠體晶體71-74
• 4.4 本章小結(jié)74-76
• 第五章 二元膠體晶體自組裝的探究76-88
• 5.0 前言76-78
• 5.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器78
• 5.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容78-79
• 5.2.1 兩種粒徑交替組裝79
• 5.2.2 兩種粒徑混合組裝79
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論79-87
• 5.3.1 兩種粒徑交替取膜制備二元膠體晶體79-82
• 5.3.2 不同粒徑SiO_2混合懸浮液中粒子數(shù)目比的計(jì)算82
• 5.3.3 兩種粒徑混合自組裝二元膠體晶體82-87
• 5.4 本章小結(jié)87-88
• 第六章 總結(jié)與展望88-91
• 6.1 全文總結(jié)88-90
• 6.2 展望90-91
• 附錄91-92
• 參考文獻(xiàn)92-100
• 后記100

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