二氧化硅微球的制备及其胶体晶体的自组装

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a570121851
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随着近年来对三维有序大孔材料的深入研究,胶体晶体作为制备这种材料的模板,相关的研究也备受关注。  本文使用改进的Stber法,在醇水混合物中,以氨水作催化剂,正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源,通过溶胶-凝胶水解工艺制备单分散的二氧化硅微球。研究了正硅酸乙酯的浓度、溶剂类型、氨水浓度、反应温度等对二氧化硅微球粒径和形貌的影响。正硅酸乙酯的水解是二氧化硅微球单分散性的控制步骤。氨水的浓度增加,二氧化硅微球的粒径增大。温度升高,二氧化硅微球的粒径减小,但是单分散性较好。尝试了用播种法制备二氧化硅微球,用连续播种法制备二氧化硅微球,粒径可大幅度提高。  采用重力沉降法、垂直沉积法制备二氧化硅胶体晶体,得出垂直沉积法制备的胶体晶体有序度较高。讨论了生长温度、乳液的体积分数、溶剂的种类对二氧化硅胶体晶体生长的影响。得出最佳工艺条件:温度60℃,乳液体积分数在0.6%~1.0%之间,在上述条件下生长的胶体晶体质量比较好。在制备的二氧化硅胶体晶体中,可以观察到五彩的颜色,这是因为发生了Bragg衍射,粒径不同,胶体晶体的光子带隙也不同,所以表现出来的颜色也不同。透射光谱和反射光谱图表明,微球粒径的大小不同在光谱中表现为带隙中心位置不同,且符合Bragg衍射公式。用小角X射线散射对二氧化硅胶体晶体的结构进行了表征,结果表明二氧化硅胶体晶体为多晶结构。  二氧化硅胶体微球的表面由于具有羟基功能团较易进行物理和化学改性,通过包覆各种材料使其表面功能化,从而弥补了单一成份的不足,大大扩充了它的应用范围。本文用超声波法制备二氧化硅/银核壳粒子,并通过EDX、SEM对二氧化硅/银核壳粒子进行表征。
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