本文關(guān)鍵詞：光子晶體的制備及在傳感器中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光子晶體是一種新興的功能材料，通過對光波的調(diào)制，光子晶體的光學(xué)禁帶處于可見光波段，從而它的結(jié)構(gòu)色能夠被人眼觀測到。當光子晶體與響應(yīng)性材料結(jié)合后，在外界物理、化學(xué)刺激等的作用下會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)色的改變，這一特性使其廣泛地應(yīng)用于傳感器中。本文分別制備了三種不同的響應(yīng)性光子晶體，以拓展其在傳感器中的應(yīng)用。 我們利用種子法制備了單分散的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）膠體小球，并通過尖端導(dǎo)流法，使其在空氣和水的界面處進行自組裝，形成二維單層有序膠體陣列。我們進而將其應(yīng)用于對內(nèi)分泌干擾物對硝基酚（p-NP）的檢測。實驗結(jié)果表明，固載后的二維膠體陣列對p-NP的響應(yīng)較弱。 我們將三維PMMA膠體陣列模板包埋在可生物降解的纖維素中，制備了蛋白石型纖維素光子晶體膜，并將其用于對揮發(fā)性有機物的檢測中。實驗結(jié)果表明，該纖維素光子晶體膜對乙醇、正丙醇、異丙醇和正丁醇的液態(tài)、飽和蒸汽壓下的氣氛以及低濃度氣氛有不同的響應(yīng)，并且它的結(jié)構(gòu)色由最初的藍色變?yōu)榫G色，為裸眼檢測奠定了基礎(chǔ)。而對于甲醛氣體，當它的濃度為200ppm時，纖維素光子晶體膜的響應(yīng)較弱；對于液態(tài)甲苯和丙酮，纖維素光子晶體膜的結(jié)構(gòu)色由藍色變?yōu)闊o色。與此同時，我們初步探索了反蛋白石型纖維素光子晶體膜的制備。當以三維PMMA膠體陣列為模板時，丙酮、甲苯、氯仿以及氯仿與丙酮的混合溶劑（V/V，2/1）等無法將PMMA膠體小球完全刻蝕，導(dǎo)致形成的反蛋白石型光子晶體膜的反射峰強度很弱，還需要進一步的優(yōu)化和研究。 我們將光子晶體與納米復(fù)合凝膠結(jié)合，，分別制備了對拉力有響應(yīng)的二維、三維納米復(fù)合光子凝膠。隨著拉力的增大，三維光子凝膠的結(jié)構(gòu)色由原來的藍色逐漸變成黃綠色、淡紅色，覆蓋了整個可見光范圍；二維光子凝膠的德拜衍射環(huán)發(fā)生變形，由原來的圓變?yōu)闄E圓，當施加的拉力足夠大時，變成兩條近似的平行線。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體 傳感器 纖維素 納米復(fù)合凝膠
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O734;TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 光子晶體基本理論11-13
• 1.2 光子晶體的制備13-15
• 1.2.1 尖端導(dǎo)流法13-14
• 1.2.2 旋轉(zhuǎn)涂布法14
• 1.2.3 垂直沉積法14-15
• 1.3 基于光子晶體的傳感器15-21
• 1.3.1 溫度響應(yīng)型的光子晶體傳感器15-16
• 1.3.2 力學(xué)響應(yīng)型的光子晶體傳感器16-17
• 1.3.3 對溶劑、氣體響應(yīng)的光子晶體傳感器17-18
• 1.3.4 電響應(yīng)型的光子晶體傳感器18-19
• 1.3.5 磁響應(yīng)型的光子晶體傳感器19
• 1.3.6 基于光子晶體的生物傳感器19-21
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容和意義21-22
• 第二章 二維光子晶體的制備及在傳感器中的應(yīng)用22-34
• 2.1 試劑和儀器22-23
• 2.1.1 試劑22
• 2.1.2 儀器22-23
• 2.2 單分散聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）膠體小球的制備及表征23-28
• 2.2.1 一步法制備大粒徑的 PMMA 膠體小球23
• 2.2.2 種子法制備大粒徑的 PMMA 膠體小球23-24
• 2.2.2.1 種子 PMMA 膠體小球的制備23
• 2.2.2.2 大粒徑 PMMA 膠體小球的制備23-24
• 2.2.3 單分散 PMMA 膠體小球的表征24-25
• 2.2.4 PMMA 膠體小球制備的改進優(yōu)化25-28
• 2.2.4.1 離心法25
• 2.2.4.2 單體前處理的改進25-26
• 2.2.4.3 單體 MMA 純度的優(yōu)化26-28
• 2.3 單分散 PMMA 膠體小球的自組裝及表征28-31
• 2.3.1 展開劑的選擇29
• 2.3.2 二維膠體陣列的表征29-31
• 2.4 二維 PMMA 膠體陣列的應(yīng)用31-32
• 2.4.1 對硝基酚溶液的配制31
• 2.4.2 對硝基酚的檢測31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 纖維素光子晶體膜的制備及對 VOCs 的響應(yīng)34-51
• 3.1 試劑和儀器34-35
• 3.1.1 試劑34-35
• 3.1.2 儀器35
• 3.2 三維膠體陣列的制備35-37
• 3.2.1 載玻片的預(yù)處理35-36
• 3.2.2 三維膠體陣列的自組裝36-37
• 3.3 蛋白石型纖維素光子晶體膜的制備37-40
• 3.3.1 旋轉(zhuǎn)涂布法38
• 3.3.2 直接滴加法38-40
• 3.4 蛋白石型纖維素光子晶體膜的應(yīng)用40-44
• 3.4.1 對液態(tài)醇類的響應(yīng)40-42
• 3.4.2 對氣態(tài)醇類的響應(yīng)42-44
• 3.4.2.1 對醇類飽和蒸汽壓的響應(yīng)42-43
• 3.4.2.2 對低濃度醇類氣氛的響應(yīng)43-44
• 3.4.3 纖維素光子晶體膜對其他揮發(fā)性有機化合物的響應(yīng)44
• 3.5 反蛋白石型纖維素光子晶體膜的制備44-50
• 3.5.1 以 PMMA 為模板的反蛋白石型纖維素膜45
• 3.5.2 以 SiO2為模板的反蛋白石型纖維素膜45-50
• 3.5.2.1 SiO2小球的制備及表征45-49
• 3.5.2.2 SiO2膠體小球的自組裝及表征49-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第四章 對拉力有響應(yīng)的納米復(fù)合光子凝膠的制備51-57
• 4.1 試劑和儀器51-52
• 4.1.1 試劑51
• 4.1.2 儀器51-52
• 4.2 三維膠體陣列模板的制備及表征52-53
• 4.2.1 單分散 PMMA 膠體小球的制備52
• 4.2.2 載玻片的預(yù)處理52
• 4.2.3 PMMA 三維膠體陣列的自組裝及表征52-53
• 4.3 以三維 PMMA 膠體陣列為模板的納米復(fù)合凝膠的制備53-54
• 4.3.1 凝膠預(yù)聚液的制備53
• 4.3.2 納米復(fù)合光子凝膠的制備53-54
• 4.4 以二維 PMMA 膠體陣列為模板的納米復(fù)合凝膠的制備54
• 4.5 納米復(fù)合光子凝膠的力學(xué)性能表征54-55
• 4.6 納米復(fù)合光子凝膠的力學(xué)響應(yīng)55-56
• 4.6.1 三維納米復(fù)合光子凝膠的力學(xué)響應(yīng)55
• 4.6.2 二維納米復(fù)合光子凝膠的力學(xué)響應(yīng)55-56
• 4.7 本章小結(jié)56-57
• 總結(jié)57-59
• 參考文獻59-66
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單66-67
• 致謝67

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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  本文關(guān)鍵詞：光子晶體的制備及在傳感器中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：505401