bck

收藏本站

中空介孔二氧化硅光子晶体的制备及同系物检测特性研究

【摘要】:光子晶体是一种由不同介质周期性排列组成的具有光学禁带特征的光学材料。由于光子晶体的光子禁带具有可调节性的特点,其在防伪、显色、绿色印刷、光催化、传感器和检测等领域有广泛的应用。由实心微球组成的光子晶体对常规化合物的检测已经有大量报道,但是它们很难对折射率极其相近的化合物(如同系物和同分异构体)进行检测分辨。本文首次以新颖的中空介孔二氧化硅微球自组装成光子晶体,利用其拥有大比表面积、孔容积和众多孔隙的特点,通过静态光谱法、动态光谱法和双禁移动法三种不同的方式成功实现对同系物和同分异构体的高精度检测区分。首先通过采用工艺简单的模板法制备单分散中空介孔二氧化硅微球,其中以聚苯乙烯微球为中空模板和阳离子表面活性剂为介孔模板。通过调控正硅酸乙酯量、反应温度、反应时间和溶剂比例等工艺参数制备出粒径均一、球形度高和内外径可控的中空介孔二氧化硅微球。然后利用垂直沉积法制备出中空介孔二氧化硅光子晶体。与实心微球构成的光子晶体反射光谱中只存在一个反射峰相比,由中空介孔二氧化硅微球组装成的光子晶体展示出两个明显的反射峰,分别为一级反射峰和二级反射峰,一级反射峰源于面心立方排列的光子晶体中(111)晶面作用的结果,而二级反射峰源于光子晶体中其他如(200)和(311)面等多个晶面共同作用的结果,此两个反射峰的峰位大小与中空介孔二氧化硅微球的内外径密切相关。当在中空介孔二氧化硅光子晶体中浸入10μL液态同系物或同分异构体时,一级反射峰根据被检测物折射率不同发生明显差异性的光子禁带移动,移动范围在60~200 nm之间,而二级反射峰几乎不发生移动。由于中空介孔二氧化硅光子晶体提供了高的比表面积、孔容和吸附位点,引起整体有效折射率巨大差异变化,导致此光子晶体在检测痕量液态同系物和同分异构体时展现出高的灵敏度和选择性,如正丙醇和异丙醇的折射率仅相差0.008,光子禁带移动大小分别为145和120 nm,差值高达25 nm。为了进一步提高中空介孔二氧化硅光子晶体对化合物的检测精度,采用动态反射光谱法,通过记录50μL化合物挥发到此光子晶体中的吸附和解吸过程所表现出的反射光谱随着时间变化过程的显著差异,实现了对微量气态同系物和同分异构体的高精度检测分辨。如正丁醇和异丁醇的折射率仅仅相差0.001,由动态反射光谱法所得到的正丁醇和异丁醇颜色填充等高线图差异巨大,正丁醇的颜色填充等高线图中吸附过程由6个颜色带组成,而异丁醇则由5个颜色带组成。正丁醇在最初的100 s内的光子晶体平均反射峰位移动速率比异丁醇慢,分别为14.2×10~(-2)和20.4×10~(-2) nm/s,在第二个100 s内它们的平均反射峰位移动速率也不同,分别为7.0×10~(-2)和8.3×10~(-2) nm/s。与静态光谱法检测只能依据光子晶体禁带移动大小相比,动态光谱法可以从光子禁带移动大小、颜色改变、吸附和解吸平衡时间、反射峰位移动速度及颜色带的变化过程等多个参数的差异对气态同系物和同分异构体进行高精度区分。当中空介孔二氧化硅光子晶体长时间暴露于微量气态同系物和同分异构体气氛中时,它的两个反射峰都存在红移,且一级反射峰比二级反射峰移动更大。例如,当此光子晶体分别暴露于气态正丁醇和异丁醇环境中时,光子晶体的一级反射峰分别移动44.1和50.6 nm,二级反射峰分别移动21.9和22.9 nm,双峰的移动大小表现出明显的差异。不同于实心微球构成的光子晶体在检测化合物时只有一个反射峰发生禁带移动,可利用中空介孔二氧化硅光子晶体双禁带同时发生移动和双禁带移动大小不同对微量气态同系物和同分异构体进行检测分辨。本论文利用中空介孔二氧化硅光子晶体以静态光谱法、动态光谱法和双禁移动法三种不同的方式成功实现对醇系物、苯系物、乙醇胺类和氯化物四大类折射率极其相近化合物的高精度分辨,同时此三种检测方式完全可逆,并且化合物检测量仅需痕量或者微量。基于中空介孔二氧化硅光子晶体优异的检测性能必将使得它在物质扩散、环境监测、化学反应和生命医学等领域有更广阔的应用前景。

下载App查看全文

(如何获取全文? 欢迎:、、)

支持CAJ、PDF文件格式


【相似文献】
中国期刊全文数据库 前14条
1 汪彩琴;唐淑阁;刘辉;李亚;马新华;李晓丽;袁宝明;刘楠;;光子晶体在环境污染物快速检测方面的研究进展[J];环境化学;2018年01期
2 师凝洁;许多;王禾欣;王战亮;巩华荣;段兆云;路志刚;魏彥玉;宫玉彬;;光子晶体在真空电子器件中的应用[J];真空电子技术;2018年02期
3 宋艳秋;彭媛;高志贤;何厚罗;徐天依;王明林;;光子晶体在食品有害物检测中的应用及展望[J];食品研究与开发;2018年09期
4 ;理化所光子晶体电浸润性研究取得新进展[J];河南化工;2017年01期
5 由爱梅;曹玉华;曹光群;;胶态磁组装光子晶体及其离子强度响应[J];高等学校化学学报;2017年03期
6 孟佳意;县泽宇;李昕;张德权;;光子晶体纤维的制备及应用[J];材料导报;2017年05期
7 刘晓静;孟祥东;梁禺;张斯淇;刘继平;马季;李宏;吴向尧;;一维变频光子晶体的透射特性[J];吉林大学学报(理学版);2017年03期
8 ;理化所光子晶体电浸润性研究取得新进展[J];功能材料信息;2017年01期
9 宋明丽;王小平;王丽军;陈海将;廉吉庆;柯小龙;宁仁敏;;光子晶体制备及其应用研究进展[J];材料导报;2016年07期
10 杨坤;;正交光子晶体制备方法研究[J];科技展望;2015年11期
11 雷天宇;吴向尧;马季;李宏;;一维变频光子晶体透射特性研究[J];吉林师范大学学报(自然科学版);2015年04期
12 赛娜;吴蕴棠;孙忠;高志贤;黄国伟;;分子印迹仿生光子晶体的制备及其在己烯雌酚检测中的应用[J];食品研究与开发;2014年18期
13 傅涛;杨梓强;史宗君;兰峰;高喜;;等离子体填充二维金属光子晶体色散特性研究[J];电子学报;2012年03期
14 黄羽;王京霞;宋延林;江雷;;功能型聚合物光子晶体的制备及应用[J];中国科学:化学;2012年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王京霞;;碳点光子晶体制备及其性能研究[A];中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题J:高分子组装与超分子体系[C];2017年
2 李镇;伍瑞新;;链式磁性光子晶体单向波导调控特性研究[A];2016年全国军事微波、太赫兹、电磁兼容技术学术会议论文集[C];2016年
3 唐开;陈可;马会茹;官建国;;磁性光子晶体短链的制备、磁组装特性与光学性能[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十六分会:纳米材料合成与组装[C];2016年
4 孟凡姝;王京霞;江雷;;光子晶体微型结构激光器件制备研究进展[A];2016年全国高分子材料科学与工程研讨会论文摘要集[C];2016年
5 陈婷;田宇;尹苏娜;陈苏;;单分散聚苯乙烯微球在温度敏感型光子晶体材料中的应用[A];2015年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题G 光电功能高分子[C];2015年
6 王京霞;宋延林;江雷;;光子晶体制备及应用中的特殊浸润性[A];2014年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2014年
7 李志远;;光子晶体功能元件的理论研究和设计[A];第十一届基础光学与光物理讨论会论文摘要集[C];2004年
8 马博琴;王霆;盛艳;倪培根;程丙英;张道中;;二维准周期非线性光子晶体中的谐频过程[A];第十一届基础光学与光物理讨论会论文摘要集[C];2004年
9 顾本源;王雪华;王容洲;;不同耦合强度导致光子晶体中原子自发辐射行为的多样性[A];第十届全国基础光学与光物理学术研讨会和第十一届激光物理讨论会论文摘要集[C];2002年
10 伍瑞新;李镇;李清波;蒲殷;;应用磁性光子晶体链实现非互易的表面波和空间波传播[A];第十七届全国晶体生长与材料学术会议摘要集[C];2015年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐月霜;水凝胶光子晶体微球在肿瘤多元检测中的应用[D];东南大学;2018年
2 熊成佳;中空介孔二氧化硅光子晶体的制备及同系物检测特性研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
3 高泽文;响应型荧光聚合物光子晶体的构建及调控机理研究[D];北京化工大学;2018年
4 赵晨阳;基于光子晶体微腔的矢量光场产生及光学传感研究[D];西北工业大学;2017年
5 姜宇驰;基于光子晶体的全光器件设计与研究[D];南京航空航天大学;2017年
6 严思琦;硅基光子晶体在微波光子学中的应用研究[D];华中科技大学;2018年
7 付繁繁;基于生物相容性光子晶体的细胞培养和药物评估应用[D];东南大学;2018年
8 柴丽琴;基于ZrO_2反蛋白石光子晶体构建的纺织品仿生结构生色研究[D];浙江理工大学;2019年
9 蒋强;负折射光子晶体中的反常物理效应的机理及实验研究[D];上海理工大学;2017年
10 罗巍;基于空间位阻效应的单分散超顺磁性粒子及其响应性光子晶体[D];武汉理工大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王相南;非线性光子晶体中二次谐波产生的耦合波理论和实验研究[D];上海交通大学;2017年
2 董志强;功能化光子晶体薄膜的制备及性能研究[D];上海第二工业大学;2019年
3 周维馨;Ag~+掺杂Bi_2WO_6:Yb~(3+),Tm~(3+)反蛋白石光子晶体的制备与光学性能的研究[D];辽宁大学;2019年
4 张舒;Ag增强NaYF_4: Yb~(3+),Tm~(3+)反蛋白石光子晶体制备与光学性能的研究[D];辽宁大学;2019年
5 王诚海;0.26 THz光子晶体回旋振荡器的研究[D];电子科技大学;2019年
6 彭芳草;基于硅基微纳结构的光学生物传感器特性研究[D];电子科技大学;2019年
7 陈诗丽;分子印迹光子晶体传感器的制备及检测应用[D];广州大学;2019年
8 段文军;光子晶体缺陷的全胶体化学引入及光谱学研究[D];北京交通大学;2019年
9 耿辰琰;水凝胶基三维等离子激元光子晶体的耦合特性及葡萄糖传感研究[D];北京交通大学;2019年
10 陈高文;有序-无序层次结构光子晶体的制备及性能研究[D];华南理工大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 萧斌;[N];科学时报;2011年
2 ;[N];中国高新技术产业导报;2006年
3 贾正根;[N];中国电子报;2001年
4 张孟军;[N];科技日报;2004年
5 杨健;[N];人民日报;2003年
6 清华大学材料科学与工程系 周济;[N];中国电子报;2005年
7 华凌;[N];科技日报;2012年
8 丛林;[N];中国化工报;2011年
9 冯卫东;[N];科技日报;2007年
10 刘霞;[N];科技日报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978


{bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育app}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bckbet}|
{uc8}| {uc8体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐城}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {UC体育}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}|