响应型胶体光子晶体薄膜的制备与应用
发布时间：2022-08-29 20:32
响应型光子晶体是一种动态调谐电磁波传播的智能响应材料,它能够将外界刺激转化为光学信号和结构色的变化,因而在绿色印刷、传感器、防伪材料、太阳能电池与光催化等方面具有广阔的应用前景。随着材料技术的进步及实际需求的改变,人们对响应型光子晶体材料提出了更高的要求。人们迫切期望发展规模化、高效制备高质量光子晶体材料的合成方法,结合各种功能材料拓展响应型光子晶体的类型,加深光子晶体响应原理的理解,提高响应型光子晶体的灵敏度、响应速率与重现性,并实现光子晶体材料元器件的微型化,使其应用于节能显示器等领域。通常,构筑响应型光子晶体主要有两种策略,其一是将响应型基质填充在胶体晶阵列中得到复合的响应型材料,其二是直接制备响应型组装基元并进一步组装得到功能性的光子晶体。研究表明将具有特色功能的胶粒作为组装基元制备光子晶体,能够充分发挥胶粒本身的性能,进一步提升材料的响应性能,并有望拓展响应型光子晶体的应用。本论文采用以点带面的方式,着重发展具有高折射率、介孔结构或空心结构的若干新型结构基元,并以它们为基础构建了多种液态或固态响应型光子晶体薄膜,探索响应型光子晶体在可视化薄层色谱、结构色显示器件、化学传感器等...
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 引言
1.1 胶体光子晶体
1.1.1 光子晶体
1.1.2 胶体光子晶体及其组装
1.1.3 胶体光子晶体的光学性质
1.2 响应型胶体光子晶体
1.2.1 响应型胶体晶的响应原理
1.2.2 响应型胶体晶的构筑策略
1.3 运用功能性基质构建响应型光子晶体
1.3.1 基于聚合物的响应型光子晶体
1.3.2 基于多孔材料的响应型光子晶体
1.3.3 基于液晶材料的响应型光子晶体
1.4 运用功能性胶粒构建响应型光子晶体
1.4.1 基于高分子胶粒的响应型光子晶体
1.4.2 基于介孔胶粒的响应型光子晶体
1.4.3 基于金属有机框架胶粒的响应型光子晶体
1.4.4 基于磁性胶粒的响应型光子晶体
1.4.5 基于高电荷胶粒的响应型光子晶体
1.5 液态胶体晶体系简介
1.5.1 液态胶体晶的制备方法
1.5.2 液态胶体晶的结构特点
1.5.3 液态胶体光子晶体的应用
1.6 本论文选题思路与主要研究内容
第二章 基于CeO_2@SiO_2 胶粒的电响应光子晶体
2.1 研究背景
2.2 实验药品和仪器设备
2.3 实验步骤
2.3.1 CeO_2、SiO_2与CeO_2@SiO_2 胶体颗粒的制备
2.3.2 液态胶体晶的制备
2.3.3 电场响应的显示单元阵列的制备
2.4 结果与讨论
2.4.1 大规模制备尺寸均匀的CeO_2 胶体颗粒
2.4.2 基于CeO_2 胶体颗粒的液态胶体晶
2.4.3 CeO_2 胶体颗粒的表面修饰
2.4.4 液态光子晶体的电响应原理
2.4.5 液态光子晶体的电响应行为
2.4.6 结构基元对电响应性能的影响
2.4.7 CeO_2@SiO_2 液态光子晶体的电响应速率、可逆性及稳定性
2.4.8 基于CeO_2@SiO_2 液态光子晶体的显示阵列
2.5 本章小结
第三章 基于介孔SiO_2 光子晶体的薄层色谱
3.1 研究背景
3.2 实验药品和仪器设备
3.3 实验步骤
3.3.1 介孔SiO_2 胶体颗粒的合成
3.3.2 玻璃基片的亲水化处理
3.3.3 基于介孔SiO_2 光子晶体的薄层色谱板的制备
3.3.4 基于介孔SiO_2 光子晶体的反相薄层色谱板的制备
3.3.5基于光子晶体薄层色谱的分离实验
3.4 结果与讨论
3.4.1 光子晶体薄层色谱板的工作原理
3.4.2 光子晶体薄层色谱的结构特点
3.4.3 光子晶体薄层色谱板上样品点的加载
3.4.4 利用空间分辨反射光谱表征样品的迁移
3.4.5 单一组分化合物在介孔光子晶体板上的迁移
3.4.6 基于光子晶体薄层色谱的可视化分离
3.4.7 光子晶体薄层板的结构调控与性能优化
3.4.8 在反相光子晶体薄层色谱中应用的扩展
3.5 本章小结
第四章 基于MOF复合光子晶体的高效薄层色谱
4.1 研究背景
4.2 实验药品和仪器设备
4.3 实验步骤
4.3.1 SiO_2 胶体晶薄膜的制备
4.3.2 SiO_2 胶体晶薄膜的表面羧基修饰
4.3.3 MOF包覆的胶体晶薄膜的制备
4.3.4 薄层色谱分离
4.4 结果分析与讨论
4.4.1 MOF包覆SiO_2 光子晶体薄膜的制备
4.4.2 MOF包覆光子晶体薄膜的孔结构
4.4.3 MOF包覆光子晶体薄膜的光学性质
4.4.4 利用空间分辨反射光谱表征薄膜的光学性质
4.4.5 基于MOF包覆光子晶体薄膜的高效薄层色谱
4.4.6 MIL-100/PC高效分离性能原理分析
4.4.7 甲酚异构体在商业硅胶色谱上的分离
4.4.8 MOF/PC的分离性能与商业化色谱技术的对比
4.5 本章小结
第五章 基于空心聚合物球光子晶体的溶剂传感器
5.1 研究背景
5.2 实验药品和仪器设备
5.3 实验步骤
5.3.1 SiO_2@RF胶体颗粒的合成
5.3.2 SiO_2@RF光子晶体的制备
5.3.3 空心RF光子晶体薄膜的制备
5.4 结果分析与讨论
5.4.1 空心球光子晶体薄膜的制备
5.4.2 空心球光子晶体对溶剂的分段响应行为
5.4.3 聚合物壳层交联度对溶剂响应的影响
5.4.4 对聚合物壳层溶胀过程的理论模拟
5.4.5 基于空心球光子晶体薄膜的溶剂传感器
5.4.6 基于空心球光子晶体薄膜的可视化溶剂传感
5.4.7 溶剂在空心球光子晶体薄膜中扩散行为的理论分析
5.4.8 利用空心球光子晶体薄膜测定醇体系中水或甲醇含量
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 进一步工作的方向
参考文献
致谢
作者简历及在学期间所取得的研究成果
作者简历
在学期间所取得的研究成果
本文编号：3678968
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
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摘要
abstract
第一章 引言
1.1 胶体光子晶体
1.1.1 光子晶体
1.1.2 胶体光子晶体及其组装
1.1.3 胶体光子晶体的光学性质
1.2 响应型胶体光子晶体
1.2.1 响应型胶体晶的响应原理
1.2.2 响应型胶体晶的构筑策略
1.3 运用功能性基质构建响应型光子晶体
1.3.1 基于聚合物的响应型光子晶体
1.3.2 基于多孔材料的响应型光子晶体
1.3.3 基于液晶材料的响应型光子晶体
1.4 运用功能性胶粒构建响应型光子晶体
1.4.1 基于高分子胶粒的响应型光子晶体
1.4.2 基于介孔胶粒的响应型光子晶体
1.4.3 基于金属有机框架胶粒的响应型光子晶体
1.4.4 基于磁性胶粒的响应型光子晶体
1.4.5 基于高电荷胶粒的响应型光子晶体
1.5 液态胶体晶体系简介
1.5.1 液态胶体晶的制备方法
1.5.2 液态胶体晶的结构特点
1.5.3 液态胶体光子晶体的应用
1.6 本论文选题思路与主要研究内容
第二章 基于CeO_2@SiO_2 胶粒的电响应光子晶体
2.1 研究背景
2.2 实验药品和仪器设备
2.3 实验步骤
2.3.1 CeO_2、SiO_2与CeO_2@SiO_2 胶体颗粒的制备
2.3.2 液态胶体晶的制备
2.3.3 电场响应的显示单元阵列的制备
2.4 结果与讨论
2.4.1 大规模制备尺寸均匀的CeO_2 胶体颗粒
2.4.2 基于CeO_2 胶体颗粒的液态胶体晶
2.4.3 CeO_2 胶体颗粒的表面修饰
2.4.4 液态光子晶体的电响应原理
2.4.5 液态光子晶体的电响应行为
2.4.6 结构基元对电响应性能的影响
2.4.7 CeO_2@SiO_2 液态光子晶体的电响应速率、可逆性及稳定性
2.4.8 基于CeO_2@SiO_2 液态光子晶体的显示阵列
2.5 本章小结
第三章 基于介孔SiO_2 光子晶体的薄层色谱
3.1 研究背景
3.2 实验药品和仪器设备
3.3 实验步骤
3.3.1 介孔SiO_2 胶体颗粒的合成
3.3.2 玻璃基片的亲水化处理
3.3.3 基于介孔SiO_2 光子晶体的薄层色谱板的制备
3.3.4 基于介孔SiO_2 光子晶体的反相薄层色谱板的制备
3.3.5基于光子晶体薄层色谱的分离实验
3.4 结果与讨论
3.4.1 光子晶体薄层色谱板的工作原理
3.4.2 光子晶体薄层色谱的结构特点
3.4.3 光子晶体薄层色谱板上样品点的加载
3.4.4 利用空间分辨反射光谱表征样品的迁移
3.4.5 单一组分化合物在介孔光子晶体板上的迁移
3.4.6 基于光子晶体薄层色谱的可视化分离
3.4.7 光子晶体薄层板的结构调控与性能优化
3.4.8 在反相光子晶体薄层色谱中应用的扩展
3.5 本章小结
第四章 基于MOF复合光子晶体的高效薄层色谱
4.1 研究背景
4.2 实验药品和仪器设备
4.3 实验步骤
4.3.1 SiO_2 胶体晶薄膜的制备
4.3.2 SiO_2 胶体晶薄膜的表面羧基修饰
4.3.3 MOF包覆的胶体晶薄膜的制备
4.3.4 薄层色谱分离
4.4 结果分析与讨论
4.4.1 MOF包覆SiO_2 光子晶体薄膜的制备
4.4.2 MOF包覆光子晶体薄膜的孔结构
4.4.3 MOF包覆光子晶体薄膜的光学性质
4.4.4 利用空间分辨反射光谱表征薄膜的光学性质
4.4.5 基于MOF包覆光子晶体薄膜的高效薄层色谱
4.4.6 MIL-100/PC高效分离性能原理分析
4.4.7 甲酚异构体在商业硅胶色谱上的分离
4.4.8 MOF/PC的分离性能与商业化色谱技术的对比
4.5 本章小结
第五章 基于空心聚合物球光子晶体的溶剂传感器
5.1 研究背景
5.2 实验药品和仪器设备
5.3 实验步骤
5.3.1 SiO_2@RF胶体颗粒的合成
5.3.2 SiO_2@RF光子晶体的制备
5.3.3 空心RF光子晶体薄膜的制备
5.4 结果分析与讨论
5.4.1 空心球光子晶体薄膜的制备
5.4.2 空心球光子晶体对溶剂的分段响应行为
5.4.3 聚合物壳层交联度对溶剂响应的影响
5.4.4 对聚合物壳层溶胀过程的理论模拟
5.4.5 基于空心球光子晶体薄膜的溶剂传感器
5.4.6 基于空心球光子晶体薄膜的可视化溶剂传感
5.4.7 溶剂在空心球光子晶体薄膜中扩散行为的理论分析
5.4.8 利用空心球光子晶体薄膜测定醇体系中水或甲醇含量
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 进一步工作的方向
参考文献
致谢
作者简历及在学期间所取得的研究成果
作者简历
在学期间所取得的研究成果
本文编号：3678968
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