二氧化硅的制备
二氧化硅制备
二氧化硅制备二氧化硅是一种重要的无机化合物，化学式为SiO2。
它在自然界中广泛存在，是许多岩石和矿石的主要成分之一。
二氧化硅也被广泛应用于工业生产和科学研究中。
制备二氧化硅的方法有多种，下面将介绍几种常见的方法。
1. 硅石熔融法硅石熔融法是制备二氧化硅最常用的方法之一。
首先将硅石粉碎成粉末，并加入一定比例的氢氧化钠或氢氧化钾作为熔剂。
然后，在高温下将硅石和熔剂混合熔融，使其反应生成硅酸钠或硅酸钾。
随后，将得到的硅酸钠或硅酸钾溶液与酸反应，生成二氧化硅沉淀。
最后，将沉淀经过过滤、洗涤和干燥等步骤，得到纯净的二氧化硅。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的低温制备二氧化硅的方法。
首先，将适量的硅源（如硅酸酯）溶解在有机溶剂中，形成胶体溶液。
然后，在适当的温度下，通过水解、缩聚等反应，使溶液中的硅源逐渐聚合成二氧化硅凝胶。
最后，将凝胶进行热处理，去除有机物，并得到纯净的二氧化硅。
3. 气相法气相法是一种高温制备二氧化硅的方法。
在这种方法中，将硅源（如硅酸酯）蒸发成气态，然后与氧气反应生成二氧化硅。
反应过程通常在高温和低压下进行，以促进反应的进行。
气相法制备的二氧化硅通常具有较高的纯度和较细的颗粒大小。
4. 水热法水热法是一种在高温高压水环境下制备二氧化硅的方法。
首先，在适当的温度和压力下，将硅源（如硅酸酯）和溶剂（如水）混合，并进行加热。
在水热反应的条件下，硅源会逐渐水解和缩聚，生成二氧化硅。
水热法制备的二氧化硅通常具有较高的纯度和较大的比表面积。
除了以上几种常见的制备方法，还有其他一些方法可以用于制备二氧化硅，如电解法、溶液法等。
每种方法都有其适用的场景和特点。
在工业生产中，根据不同的需求和要求，可以选择合适的制备方法。
二氧化硅是一种重要的无机化合物，具有广泛的应用价值。
通过不同的制备方法，可以得到纯净的二氧化硅，并应用于各个领域，如材料科学、化学工程、电子技术等。
未来，随着科学技术的不断发展，制备二氧化硅的方法也将不断创新和改进，以满足人们对不同性质二氧化硅的需求。
SiO2的制备
改进众所周知的Stober 方法[135]，通过正硅酸乙脂（TEOS）在含有水（H2O）、氨水（NH3OH）的乙醇混合溶液中水解，制备了不同尺寸(300,500,900 和1200 nm)的二氧化硅（SiO2）微球。
通过这种方法制备的二氧化硅（SiO2）微球单分散、尺寸分布窄、不团聚，尺寸大小依靠反应物的浓度。
典型的实验是混合正硅酸乙脂（TEOS）、水（H2O）、氨水（NH3OH）、乙醇（C2H5OH）,在室温下搅拌 4 小时，结果得到白色的SiO2胶体悬浮液。
用离心机把SiO2从悬浮液中离心出来，之后用乙醇洗三次。
比600 nm 大的SiO2，不能直接通过Stober 方法制备，需要种子生长过程。
在种子生长过程，把一定量的SiO2加入NH3，H2O 和C2H5OH 的混合溶液之后，加入TEOS 和水，这个过程与Stober 相似。
表3-1 列出了制备不同尺寸的SiO2的实验条件。
3.2. 2 SiO2@Y2O3:Eu3+ 核壳材料的制备利用Pechini 型溶胶-凝胶法在SiO2球上包覆Y2O3:Eu3+层，制备SiO2@Y2O3:Eu3+核壳发光材料[136-138]。
搀杂的Eu3+的浓度占基质Y2O3中Y3+浓度的5%，这是最优化条件[138]。
称取化学计量比的Y2O3 和Eu2O3 (Y1.9Eu0.1O3)，用硝酸溶解，冷却到室温，加入一定量的乙醇和水的混合溶液（其体积比为7：1），加入柠檬酸作为络合剂，柠檬酸与金属离子的摩尔比为2：1，再加入一定量的聚乙二醇（0.08g/ml）作为交联剂, 溶液搅拌2 小时形成溶胶，然后在搅拌的条件下加入SiO2 粒子，搅拌5小时，用离心机把悬浮液离心。
所得试样在100 oC 干燥两个小时，然后以每小时120oC 的升温速度烧结到900 oC，并保留2 小时。
这样的过程反复几次，以增加Y2O3:Eu3+层的厚度。
实验过程如图3-1 所示。
为作对比，把包覆之后的溶胶蒸发形成凝胶，烧结到相应的温度，制备纯的Y2O3:Eu3+粉末。
溶胶凝胶法制备SiO2工艺
溶胶凝胶法制备SiO2工艺溶胶凝胶法是一种常见的材料制备方法，具有制备过程简单、产物纯度高、粒度均匀等优点。
在溶胶凝胶法制备SiO2工艺中，通过控制反应条件，可以制备出具有特定形貌、结构和性能的SiO2材料。
本文主要探讨了溶胶凝胶法制备SiO2工艺的过程、实验结果及其应用，分析了该方法的优势和不足，并提出了改进意见。
实验主要采用了硅酸酯、氢氧化钠、去离子水等原料，将硅酸酯和氢氧化钠按一定比例混合，搅拌均匀后加入去离子水，继续搅拌得到溶胶。
将溶胶在一定温度下干燥，得到干凝胶。
将干凝胶在高温下焙烧，去除有机物，得到最终的SiO2产物。
实验过程中，通过控制溶胶时间、固化温度等因素，制备了一系列不同工艺参数的SiO2样品。
采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对样品的物相、形貌和粒度进行了表征。
实验结果表明，通过控制溶胶时间、固化温度等因素，可以制备出具有不同形貌和粒度的SiO2材料。
当溶胶时间为60分钟、固化温度为400℃时，制备出的SiO2样品具有较高的纯度和良好的分散性。
XRD结果表明，制备的SiO2为结晶度良好的α-石英相。
SEM表征显示，该条件下制备的SiO2粒子呈球形，粒度分布较窄。
通过控制原料浓度、水解速率等因素，可以进一步调节SiO2的粒度和形貌。
通过溶胶凝胶法制备SiO2工艺，可以获得具有高纯度和良好分散性的SiO2材料。
实验结果表明，溶胶时间和固化温度是影响SiO2形貌和粒度的关键因素。
当溶胶时间为60分钟、固化温度为400℃时，制备出的SiO2样品具有最佳的性能。
然而，在实验过程中也发现了一些不足之处，如制备过程中有机物的挥发和残留可能会影响产品的纯度和性能。
为了提高制备效率和产品质量，建议在后续研究中可以对原料浓度、水解速率等参数进行更加深入的探讨，并尝试通过优化工艺流程和添加剂的使用来改善产品的性能。
还可以进一步拓展溶胶凝胶法制备SiO2工艺的应用领域。
由于SiO2具有优异的物理化学性能，如高透明度、低热膨胀系数等，可以将其应用于光学、电子、催化剂等领域。
沉淀法制备二氧化硅综述
沉淀法制备二氧化硅综述沉淀法制备二氧化硅是一种常用的制备方法，其基本原理是通过化学反应在溶液中生成沉淀，再将沉淀物进行分离、洗涤、干燥等步骤，最终得到二氧化硅。
下面将对沉淀法制备二氧化硅进行详细综述。
一、基本原理沉淀法制备二氧化硅的化学反应基于硅酸盐与酸反应，生成硅酸沉淀。
其化学方程式可以表示为：xSio2•yH2O+yH+→Sio2+(x+y)H2O其中，x和y是反应物的系数，表示硅酸盐与酸的比例。
通过控制反应物的浓度、温度和反应时间等参数，可以获得不同粒径和纯度的二氧化硅粉末。
二、制备方法沉淀法制备二氧化硅主要包括以下步骤：1.准备原料：通常使用硅酸钠、无机酸（如盐酸和硫酸）作为原料。
也可以使用含有硅酸盐的天然矿物，如海泡石、坡缕石等。
2.化学反应：将硅酸钠或硅酸盐矿物与无机酸混合，在一定温度下反应一定时间，生成硅酸沉淀。
3.分离：将生成的硅酸沉淀与溶液分离，可以采用过滤、沉降等方法。
4.洗涤：将硅酸沉淀洗涤干净，去除其中的杂质。
5.干燥：将洗涤干净的硅酸沉淀进行干燥处理，得到二氧化硅粉末。
6.煅烧：在一定温度下对二氧化硅粉末进行煅烧处理，去除其中的水分和有机物等杂质，得到高纯度的二氧化硅。
三、影响因素沉淀法制备二氧化硅的过程中，影响产品质量的因素主要包括原料质量、反应条件、洗涤和干燥等步骤的操作条件。
具体如下：1.原料质量：原料中杂质的含量会影响最终产品的纯度和质量。
因此，应选择纯度较高的原料进行制备。
2.反应条件：反应温度、反应时间和溶液浓度等因素都会影响硅酸的生成和结晶过程，从而影响最终产品的粒度和纯度。
3.洗涤和干燥：洗涤和干燥过程中的操作条件也会影响产品的纯度和质量。
如洗涤次数、干燥温度和时间等因素都会影响产品的质量。
四、应用领域沉淀法制备的二氧化硅粉末可以应用于许多领域，如陶瓷、玻璃纤维、涂料等领域作为高性能填料，也可以用于制造光学器件、电子材料等领域。
同时，通过控制制备过程中的参数，可以得到不同粒径和纯度的二氧化硅粉末，满足不同领域的需求。
二氧化硅的多孔材料及其在吸附和分离中的应用
二氧化硅的多孔材料及其在吸附和分离中的应用二氧化硅是一种重要的材料，在科学研究和工业生产中得到广泛应用。
其中，多孔二氧化硅是一种特殊形态的材料，它拥有许多独特的性质和应用。
本文将介绍多孔二氧化硅的制备、性质以及在吸附和分离方面的应用。
一、多孔二氧化硅的制备1. 溶剂蒸发法溶剂蒸发法是一种制备多孔二氧化硅的常用方法。
这种方法的具体步骤如下：首先，在有机溶剂中加入二氧化硅前驱体，加热搅拌使其充分溶解；然后使其自然蒸发，直到产生固体。
在这个过程中，由于有机溶剂的挥发，产生了很多小孔和大孔，形成了多孔结构。
最后将产生的物质高温煅烧，从而得到纯净的多孔二氧化硅。
2. 模板法模板法是一种将有机物作为模板来制备多孔二氧化硅的方法。
具体步骤为：首先将有机物与二氧化硅前驱体混合；然后通过一系列的化学反应使有机物自身蒸发或氧化分解，在这个过程中，有机物模板留下了一系列的空隙，形成了多孔结构；最后通过高温煅烧将有机物模板去除，得到纯净的多孔二氧化硅。
二、多孔二氧化硅的性质1. 多孔结构多孔二氧化硅的最显著的性质就是它的多孔结构。
这种多孔结构可分为两种类型：介孔和微孔。
介孔的孔径在2-50纳米之间，微孔的孔径小于2纳米。
这些孔隙在多孔二氧化硅中分布均匀，数量众多，能够提供大量的吸附活性位点，从而使得多孔二氧化硅具有很强的吸附能力。
2. 高比表面积多孔二氧化硅的多孔结构使得它的比表面积非常大，通常在100-1000平方米/克之间。
这种巨大的比表面积为多孔二氧化硅带来了许多独特的性质，例如高度的吸附能力和分离效率。
3. 活性位点多孔二氧化硅的多孔结构是由一系列的空隙组成的，这些空隙通常被认为是其活性位点。
这些活性位点能够提供大量的表面反应机会，增强多孔二氧化硅的吸附、吸附分离等性质。
三、多孔二氧化硅在吸附和分离中的应用1. 吸附分离多孔二氧化硅在吸附分离中得到了广泛应用。
它能够选择性地吸附某些分子和离子，从而达到分离和富集的目的。
原硅酸四乙酯制备二氧化硅原理
原硅酸四乙酯制备二氧化硅原理
原硅酸四乙酯制备二氧化硅原理
一、什么是原硅酸四乙酯？
原硅酸四乙酯是化学式为Si(OC2H5)4的无色液体，是一种有机硅化合物，又称为Tetraethyl orthosilicate（TEOS）。
二、原硅酸四乙酯的性质
原硅酸四乙酯易燃，有剧毒，腐蚀性强，不溶于水，可溶于大部分有
机溶剂。
三、制备原硅酸四乙酯的方法
原硅酸四乙酯通常采用柠檬酸法制备。
具体操作步骤如下：
1.将1.58克的柠檬酸加入至100毫升的乙醇中。
2.搅拌均匀后加入1.73克的硅酸二乙酯。
3.继续搅拌至完全溶解后，将溶液放置于20℃恒温水浴中反应24小时。
4.反应结束后，过滤得到原硅酸四乙酯。
四、制备二氧化硅的原理
原硅酸四乙酯制备二氧化硅的主要反应是水解反应。
具体反应式如下：
Si(OC2H5)4 + 2H2O → SiO2 + 4C2H5OH
反应中，原硅酸四乙酯和水在存在酸性或碱性催化剂的条件下，会发生加水反应，生成二氧化硅和乙醇。
五、制备二氧化硅的流程
1.将原硅酸四乙酯加入到大量的水中并插入搅拌器。
2.缓慢滴加稀硝酸，同时继续搅拌至完全水解。
3.利用旋转蒸发器分离出制得的二氧化硅。
4.通过高温处理，制得高纯度的二氧化硅。
六、总结
通过柠檬酸法制备原硅酸四乙酯，再通过水解反应制备出二氧化硅。
这种方法制备出来的二氧化硅具有高纯度、白色、微孔结构、无机化合物性质等特点，广泛应用于电子行业、建筑材料等领域。
溶胶凝胶法制备二氧化硅原理
溶胶凝胶法制备二氧化硅原理
二氧化硅的溶液凝胶法主要是利用水溶液中的二氧化硅溶胶，将其煮沸，然后加入凝胶剂，在凝结作用下，溶胶逐渐凝固，同时产生了二氧化硅胶体。
该过程一般分为以下几个步骤：
1.向溶液中加入水溶有机络合剂，使其胶凝结，形成胶凝体；
2.在碳酸氢钠、亚硝酸钠、硝酸铵等抗凝剂的存在下，将颗粒胶凝体暂时悬浮于溶液中；
3.进行调温，使胶凝体完全充分弹膨；
4.在碱解的作用下，有机复合物中的有机络合物与水溶液中的氧化物结合，形成硅酸盐，同时形成新的溶液；
5.进行分离，使结晶物与液体分离，然后将晶体洗净去除其他污染，并进行干燥，最终得到二氧化硅粉末。
火成法二氧化硅
火成法二氧化硅
火成法二氧化硅（也称为火焰成球法）是一种制备球形二氧化硅颗粒的方法。
这种方法涉及将二氧化硅或石英颗粒输送到由燃料气和氧气产生的高温场中，通过高温熔融成无定型颗粒，然后冷却收缩成球，从而制备出纯度高的球形二氧化硅或石英颗粒。
在火焰成球法制备球形二氧化硅颗粒的过程中，颗粒粒径和气体流速是决定二氧化硅颗粒球形化质量的重要参数。
合理的熔化时间是实现二氧化硅颗粒球形化的必要条件。
当熔化时间较长时，二氧化硅颗粒可能会相互碰撞并相互压实，形成不规则颗粒。
而当气体流速过低时，二氧化硅颗粒的球化率百分比可能会下降。
尽管存在这些潜在的挑战，但火焰成球法相对于其他方法来说，制备球形二氧化硅颗粒的过程较容易控制，适合工业化生产，因此被认为是一种具有发展前途的生产球形二氧化硅颗粒的工艺。
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纳米二氧化硅颗粒的制备与表征
一、实验目的
颗粒。
1、学习溶胶—凝胶法制备纳米SiO
2
2、利用粒度分析仪对SiO
颗粒物相分析和粒径测定。
2
颗粒进行表征。
3、通过红外光谱仪对纳米SiO
2
4、通过热重分析仪测试煅烧温度。
二、实验原理
具有三维网状结构，拥有庞大的比表面积，表面上存在着大量纳米SiO
2
的羟基基团, 亲水性强, 众多的颗粒相互联结成链状，链状结构彼此又以氢键相互作用，形成由聚集体组成的立体网状结构。
图1 纳米二氧化硅三维网状结构
图2 纳米二氧化硅表面上存在着大量的羟基基团
溶胶凝胶法（Sol-Gel法）：利用活性较高的前驱体作为原料，在含水的溶液中水解，生成溶胶，然后溶胶颗粒间进一步发生相互作用，与溶剂共同生成凝胶，干燥后、煅烧获得前驱体相应的氧化物。
第一步水解：
硅烷的水解过程ROH
−→
-
+
-
-2
-
−
Si+
OH
O
Si
H
OR
第二步缩合：
硅烷的缩聚过程O
−→
−
-
-
-
-
-
-
-
+
Si
O
H
-
Si
Si
+
HO
Si2
OH
总反应：ROH
-
-
−
-
-
-
+
−→
Si
22+
Si
O
O
Si2
OR
H
硅烷的浓度，硅烷溶液的pH 值，溶剂成分，水解时间与温度均会影响到硅烷的水解缩聚过程。
其中，pH 值能影响硅烷溶液的水解缩聚反应速率。
一般认为酸性和碱性条件下均有利于硅烷的水解反应，而碱性条件下更能促进缩聚反应的进行。
因此，选择合理的pH 值能控制硅烷的水解与缩合反应速率。
水含量除了影响硅烷的水解与缩聚反应速率外，还影响其溶解性；而醇溶剂对硅烷分子起到助溶与分散的作用，还起到调节水解速率的作用。
三、仪器及试剂
仪器常规玻璃仪器，不同型号移液枪，坩埚，研钵，水浴锅，磁子，磁力搅拌器，烘箱，马弗炉，傅里叶红外光谱仪，差热-热重分析仪，粒度分析仪；
试剂乙醇（AR），去离子水，TEOS，1:1 氨水，浓氨水、浓盐酸，精密pH 试纸。
四、实验步骤
①Stober 法制备纳米SiO
颗粒
2
取75mL 无水乙醇于烧杯中，加入25mL 去离子水，搅拌使其均匀。
向其中加入10mL TEOS，同时搅拌。
用1:1 氨水溶液调节硅烷溶液的pH 值至7，搅拌10min。
将上述硅烷溶液放入水浴锅中，水温35℃，陈化1h。
向溶液中逐滴加
入浓氨水，使其刚好产生果冻状凝胶为止。
静置，至溶液全部转化为凝胶。
将所得的凝胶捣碎放入烘箱中，烘箱温度为100℃，烘干，即得SiO
前躯
2
粉末。
体粉末。
将粉末碾碎后在300℃煅烧20min 即得SiO
2
颗粒的粒径测试
② SiO
2
先将大烧杯中装满水，对大烧杯进行清洗，倒去水。
向大烧杯中装入部分水，测试背景。
将小烧杯中预先搅拌好的二氧化硅浊液倒入大烧杯中，进行充分混合均匀，对其进行粒径分析。
颗粒红外光谱测试
③SiO
2
将微量的纳米SiO
颗粒样品和约80倍质量的KBr加入到研钵中，在红外灯
2
下研磨至粉状。
将粉末小心的加到带孔的小纸片的铁柱上，在20MPa的压力下压片约1分钟，得到透明的薄膜。
用铁片和磁铁固定住薄膜纸片后，放入傅里叶红外光谱仪中测其红外光谱图。
④ SiO
颗粒的WCT热分析测试
2
称取未煅烧前的二氧化硅粉末，用WCT热分析系统对其进行测试。
设定升温速率为4.59 ℃/min，测定时间为1小时。
五、实验数据与分析
①二氧化硅颗粒产量
实际产量：2.03 g
理论产量：10 mL×0.933 g·mL-1/208.33 g·mol-1×60.08 g= 2.69 g
实际产率：75.45%
颗粒的粒径分析
② SiO
2
由粒径分布谱图（见附图1）可知，实验制得的二氧化硅主要有两种粒径
颗粒，粒径均未达到纳米尺度，的颗粒，分别约为10 μm和90 μm的SiO
2
仅在微米尺度。
颗粒红外光谱测试
③ SiO
2
从Scifinder上查得的二氧化硅的标准红外光谱图如下。
图 1 SiO
2
红外标准光谱图
从图中可以看出，1095 cm-1强而宽的吸收带为Si-O-Si反对称伸缩振动峰，3450 cm-1处峰是结合水-OH反对称伸缩振动峰，1638 cm-1处附近为水的H-O-H弯曲振动峰，800 cm-1、466 cm-1处的峰属于Si-OH的对称伸缩振动和弯曲振动峰。
从实验制备的二氧化硅粉末（煅烧后）的红外光谱图（见附图2）中可以看出，1106 cm-1强而宽的吸收峰为Si-O-Si反对称伸缩振动峰，3441 cm-1处为结合水-OH反对称伸缩振动峰，1638 cm-1处为水的H-O-H弯曲振动峰，800 cm-1、563 cm-1处的峰为Si-OH的对称伸缩振动和弯曲振动峰。
实验制备测得的红外光谱图与标准的二氧化硅光谱图比较发现，峰位置发生了较小的蓝移，但基本与标准谱图相同。
④ SiO
2
颗粒的WCT热分析
由WCT热分析曲线（附图3）可知，初始温度为T i=16.6℃，初始质量为
m 0=14.4293 g。
完全失水后的质量为m
1
=2.0146 mg，减少的质量占85.03%，即失
去的含水量为85.03%。
六、实验结论与讨论
实验成功地通过Stöber法溶胶-凝胶法制备合成了SiO2颗粒，产率为75.45%。
通过傅里叶红外光谱分析确定了制备得到的二氧化硅颗粒的组成；通过粒径分析仪确定了煅烧后二氧化硅颗粒的粒径，发现大部分颗粒粒径分布在10~90 μm的粒径范围内，没有达到纳米尺度；
通过WCT热分析方法对未煅烧前的SiO2进行分析，得出其含水量占85.03%，完全失水温度为104.7℃，所以若烘箱温度低于104.7℃则无法将水除去。
对于实验未成功制得纳米级的SiO2颗粒的原因，分析可能为：凝胶条件的选择并未达到最佳，或者是煅烧温度不合适。
因此，为实现纳米级的二氧化硅颗粒，需进一步探究实验条件。
七、思考题
1、如何确定煅烧温度？
为确定二氧化硅的煅烧温度，需对其进行WCT热分析，从而确定二氧化硅中水被煅烧除去的最低温度。
同时，煅烧温度也取决于所需的粒径大小。
通常粒径要求小，温度则应较低。
2、如何减少二氧化硅颗粒的团聚？
控制好硅烷的浓度，溶液的PH,温度等实验条件。
或者用有机物洗涤，用表面张力小的有机溶剂充分洗涤纳米颗粒,可以置换颗粒表面吸附的水分,减小氢键的作用,减少颗粒聚结的毛细管力,使颗粒不再团聚。
也可加入分散剂。
常用的分散剂类型有无机电解质、有机高聚物、表面活性剂等。
3、团聚与凝胶的区别。
团聚会絮凝沉淀，是因为分子间的范德华力、库仑力等引起的，产生不规则的沉淀，里面不会含有大量的水等物质；凝胶是分子之间连接，形成规则的网状结构，里面包含大量的水分子。
4、纳米颗粒表面修饰改性的基本类型。
纳米颗粒表面修饰改性主要类型有：表面覆盖改性、机械化学改性、外膜层改性、局部活性改性、高能量表面改性等。
5、请设计制备纳米二氧化钛的实验方案。
首先将28mL水与112 mL乙醇按体积比1：4混合，并加入酸或碱调节溶
液pH，得到溶液作为反应介质。
然后将17 mL的前驱体TBT与4 mL乙醇混合，作为反应前驱体，在75℃下滴加到水和乙醇的混合溶剂中，并在滴加完毕后继续在75℃下反应24h，将得到的悬浊液进行高速离心，用水和乙醇洗涤，干燥后即得到Ti0
粉末。
2
光子晶体
1987年E．Yablonovitch在研究如何控制材料自发辐射性质时提出了光子晶体的概念，指出介电函数在空间的周期性调制能够改变材料中光子状态的模式。
光子晶体中由于光子带隙的存在，产生了很多全新的物理性质和现象，从而显示出非常宽广的发展和应用前景。
当介电系数的变化足够大且变化周期与光波长相当时，光波的色散关系会出现带状结构，此即光子能带结构（Photonic Band structures）。
这些被终止的频率区间称为“光子频率禁带”（Photonic Band Gap，PBG），频率落在禁带中的光或电磁波是无法传播的。
特别需要指出的是，介电系数周期性排列的方向并不等同于带隙出现的方向，在一维光子晶体和二维光子晶体中，也有可能出现全方位的三维带隙结构。
目前，光子晶体已成为物理学和材料科学的研究热点，发展迅速。
在众多光子晶体的制备方法中，胶体晶体模板法制备光子晶体的工艺被认为最为简便和有效，也最有发展和应用前景。