乙烯基二氧化硅胶体球光子晶体的制备及其特性研究的开题报告.pdfVIP

乙烯基二氧化硅胶体球光子晶体的制备及其特性研

究的开题报告

一、研究背景和意义

光子晶体是具有高度周期性结构的人工材料，其结构可与光的波长

相互匹配，因而表现出许多特殊的光学性质。乙烯基二氧化硅胶体球光

子晶体是一种以乙烯基二氧化硅(SiO2)为主要原料，通过控制胶体颗粒的

形态、大小、聚集状态等多种因素，在苯乙烯(St)水相乳液中自组装形成

的光子晶体。由于其结构精密、光学性能优异，乙烯基二氧化硅胶体球

光子晶体被广泛应用于光子学、传感器、纳米反应器等领域。然而，目

前乙烯基二氧化硅胶体球光子晶体的制备常常受到许多因素的干扰，使

其得到的光学性能不佳，甚至无法满足实际应用需求。

因此，本研究致力于解决乙烯基二氧化硅胶体球光子晶体制备过程

中的关键问题，建立一个高效、稳定的制备方法，并通过光学性能研究，

探索其应用领域。

二、研究内容和方法

本研究的主要内容包括：

1.优化乙烯基二氧化硅胶体球的制备方法。采用改进的乳化聚合方

法，通过在反应体系中引入表面活性剂和交联剂等添加剂，控制反应条

件和体系性质，以调节胶体颗粒的形态、大小和分散度。

2.构建乙烯基二氧化硅胶体球光子晶体的自组装结构。通过调节胶

体颗粒浓度、乳液pH值、温度等因素，在苯乙烯水相乳液中实现乙烯基

二氧化硅胶体球的自组装，形成光子晶体的疏水层。

3.研究乙烯基二氧化硅胶体球光子晶体的光学特性。采用紫外-可见

吸收光谱、荧光光谱、极化显微镜等手段，对制备得到的乙烯基二氧化

硅胶体球光子晶体的反射和传输光谱特性、荧光性质、结构形态等进行

表征和分析。

4.探究乙烯基二氧化硅胶体球光子晶体在传感器、反应器领域中的

应用。通过在气敏、催化等反应体系中进行实验验证，探究乙烯基二氧

化硅胶体球光子晶体在传感、催化等应用中的性能和机理。

研究方法包括聚合反应、光学特性测试、实验设计与数据分析等。

三、预期成果与意义

预计本研究将建立一个高效、稳定的乙烯基二氧化硅胶体球制备方

法，实现乙烯基二氧化硅胶体球在苯乙烯(St)水相乳液中自组装成形的光

子晶体。通过表征和分析，系统研究光子晶体的结构、光学响应等特性。

同时，探索乙烯基二氧化硅胶体球光子晶体在各领域的应用前景，为

产业化推广提供科学依据和技术支撑，具有重要的应用价值和研究意义。