PS膠晶模板制備及組裝SnO-,2-多孔膜的研究.pdf

1、本文采用浸漬-提拉法組裝了PS膠體晶陣列，并以此為模板制備了SnO<,2>有序多孔薄膜。分析了膠體晶體的形成機(jī)理，討論了采用浸漬-提拉法組裝模板和灌注溶膠的特點(diǎn)，研究了工藝參數(shù)對模板組裝質(zhì)量、模板微球?qū)訑?shù)和多孔薄膜形貌的影響，對PS模板結(jié)構(gòu)和膠晶的光學(xué)性能以及SnO<,2>薄膜的晶體結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行了分析與表征。 PS微球在固．液界面的彎月面處進(jìn)行陣列組裝的過程中，吸附力、浮力和毛細(xì)管力使微球成核并生長成為密排的膠體晶體。由于

2、彎月區(qū)上沿的生長邊的快速移動，浸漬一提拉法增大了濕陣列的面積，使溶劑蒸發(fā)和乳液流動得到了增強(qiáng)。 提高乳液中PS的體積分?jǐn)?shù)可以提高通過乳液流動進(jìn)行遷移的有效PS微球的數(shù)量。提拉過程中的乳液溫度直接影響溶劑的蒸發(fā)，進(jìn)而影響微球的移動，較高的溫度導(dǎo)致較快的膠晶生長速度。適當(dāng)升高溫度使PS球有更多的動能找到自由能較低的點(diǎn)陣位置，提高了膠體晶體陣列的質(zhì)量。較大的提拉速度增強(qiáng)了生長邊界上方濕陣列區(qū)域的蒸發(fā)面積，以及微球向彎月區(qū)域的輸運(yùn)，使晶

3、體生長加速。上述各種工藝參數(shù)應(yīng)該配合微球粒徑進(jìn)行選擇，以得到完美的膠體晶體。干燥過程中，為了減小內(nèi)應(yīng)力對晶體結(jié)構(gòu)的破壞作用，當(dāng)組裝溫度為50℃時適宜的干燥方式為20℃空氣中水平恒溫干燥。 使用浸漬-提拉法得到的膠晶薄膜，由于fee(111)面的布拉格衍射作用在白光照射下呈現(xiàn)分光色彩。粒徑為305nm、510nm和650nmPS微球的UV-VIS光譜的光學(xué)帶隙中心位置分別為390nm、678nm和800nm。 采用浸漬-提

4、拉法在PS膠晶微球的間隙內(nèi)填充溶膠時，由于毛細(xì)管力和重力的平衡作用，易于實(shí)現(xiàn)前驅(qū)體溶膠的有效填充，避免了采用垂直灌注法時難以控制所需前驅(qū)體量的問題。 溶膠濃度是影響多孔結(jié)構(gòu)形成的重要因素，要得到蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)，較適宜的溶膠濃度為0.2-0.4 mol/L。溶膠濃度的選擇應(yīng)與模板球徑協(xié)同考慮，以得到規(guī)則排列的多孔結(jié)構(gòu)。PS球直徑和溶膠濃度都會影響多孔結(jié)構(gòu)的孔徑。 填充錫溶膠的PS膠晶陣列模板經(jīng)過500℃熱處理1h后，除去P