大尺寸TiO2反蛋白石结构的制备及性能分析

ＤＯＩ：１０．１６１８５／ｊ．ｊｘａｔｕ．

ｅｄｕ．ｃｎ．２０１５．１０．００９大尺寸ＴｉＯ２反蛋白石结构的制备及性能分析

倡

邓立儿，刘王云

（西安工业大学光电工程学院，西安７１００２１）摘　要：　针对蛋白石结构光子晶体不能产生完全光子带隙的问题，采用垂直沉积法制备出单

分散聚苯乙烯（ＰＳ）蛋白石结构胶体晶体模板，向模板填充ＴｉＯ２溶胶制成ＰＳ／ＴｉＯ２复合结构，

将其放置在４５０℃的电炉中高温煅烧２ｈ，得到了ＴｉＯ２反蛋白石结构．通过扫描电镜、吸收光

谱仪和偏光显微镜对煅烧后的材料进行了测试和表征．结果表明：制备得到的ＴｉＯ２反蛋白石

薄膜为厘米尺度范围内排列周期有序的大孔结构，孔径可控且选择范围宽．结构骨架表面平

整，缺陷很少，几乎不存在塌陷．薄膜的透射光谱带隙窄，深度大，峰值尖锐，证实了样品内部结

构的高质量和有序性．

关键词：　ＴｉＯ２；反蛋白石结构；溶胶；光子带隙

中图号：　Ｏ７３４ 文献标志码：　Ａ文章编号：　１６７３‐９９６５（２０１５）１０‐０８１９‐０６

ＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｉＯ２ＬａｒｇｅＳｉｚｅＩｎｖｅｒｓｅＯｐａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅ

ＤＥＮＧＬｉ‐ｅｒ，ＬＩＵＷａｎｇ‐ｙｕｎ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｄｕｃｅｃｏｍｐｌｅｔｅｐｈｏｔｏｎｉｃｂａｎｄｇａｐ，ＴｉＯ２ｉｎｖｅｒｓｅｏｐａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄ．Ｆｉｒｓｔ，ａｓｕｂｓｔｒａｔｅｗａｓｌｉｆｔｅｄｏｕｔｏｆａｐａｒｔｉｃｌｅｓｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｔｏｆａｂｒｉｃａｔｅＰＳｏｐａｌｆｉｌｍ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅＰＳｏｐａｌｆｉｌｍｗａｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｔｅｍｐｌａｔｅｆｏｒｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｏｆＴｉＯ２ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓｏｌｕｔｉｏｎｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｓｏｌ‐ｇｅｌ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｉｌｍｗａｓｃａｌｃｉｎｅｄａｔ４５０℃ｆｏｒ２ｈｏｕｒｓｉｎａｎａｉｒｆｕｒｎａｃｅｔｏｒｅｍｏｖｅｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｓｐｈｅｒｅｓａｎｄｓｏｌｉｄｉｆｙｔｈｅＴｉＯ２ｎｅｔｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｃａｌｃｉｎｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｚｅｒａｎｄｐａｒｔｉａｌｌｉｇｈｔｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ．ＴｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅＴｉＯ２ｉｎｖｅｒｓｅｏｐａｌｆｉｌｍｗｉｔｈｏｒｄｅｒｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙｔｈｉｓｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｂａｎｄｇａｐｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｓｅｏｐａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｐｐｅａｒｅｄｂｒｉｇｈｔｌｙｃｏｌｏｒｅｄ．Ｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｐｅｃｔｒａｈａｄｎａｒｒｏｗｂａｎｄｇａｐ，ｌａｒｇｅｄｅｐｔｈａｎｄｓｈａｒｐｐｅａｋ，ｗｈｉｃｈｃｏｎｆｉｒｍｅｄｔｈｅｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙａｎｄｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　ＴｉＯ２；ｉｎｖｅｒｓｅｏｐａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｓｏｌ；ｏｐｔｉｃａｌｂａｎｄｇａｐ

蛋白石结构胶体晶体的所有应用都是基于其特殊的光子带隙性质，目前已经制备的胶体晶体多第３５卷第１０期２０１５年１０月 西　安　工　业　大　学　学　报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１０Ｏｃｔ．２０１５倡收稿日期：２０１５‐０１‐１９

基金资助：陕西省教育厅专项科研计划项目（１５ＪＫ１３３６）

作者简介：邓立儿（１９８３‐），女，西安工业大学讲师，主要研究方向为光子晶体与纳米发光．Ｅ‐ｍａｉｌ：２８４０７２４５３＠ｑｑ．ｃｏｍ．