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二氧化钛/氧化石墨烯一维光子晶体薄膜的制备及其应用研究

姚翀  
【摘要】:光子晶体是一种在传感检测领域具有广阔的发展前景的新型功能微结构材料。以往的光子晶体彩色传感器大都是基于三维的蛋白石结构或者反蛋白石结构,这导致制作大面积有序的三维光子晶体难度比较大,而且其成品的颜色均一度较差。一维光子晶体是指介质的介电常数只在一个维度方向上呈周期性排列的光子晶体,它既具有光子晶体的各种性质,又比二、三维光子晶体容易制备。本论文即以制备在传感检测领域具有应用前景的—维光子晶体为目标,围绕一维光子晶体的制备及其应用展开,具体工作如下:(1)通过旋涂法制备二氧化钛/氧化石墨烯一维光子晶体,摸索制备高质量一维光子晶体的条件,在优化条件下制备颜色不同的一维光子晶体,并利用其对有机溶剂和pH值进行检测。该工作提出了一种新的一维光子晶体构成体系。(2)在二氧化钛/氧化石墨烯一维光子晶体的结构单元中引入不同的刺激-响应性水凝胶,制备了相比于二氧化钛/氧化石墨烯一维光子晶体,具有更好的响应能力的两种二氧化钛/水凝胶/氧化石墨烯型一维光子晶体:TiO2/PEG-PMVE-MA/GO一维光子晶体和TiO2/PEG-PMVE-MA-β-CD/GO一维光子晶体,扩大了检测范围,提高了检测灵敏度,实现了重复检测。这些工作初步证明了二氧化钛/氧化石墨烯一维光子晶体的实际应用能力。(3)将一维光子晶体和氧化锌各自的荧光增强作用相结合,制备了具有更好荧光增强效果的一维光子晶体/纳米氧化锌复合薄膜,探究了氧化锌表面修饰聚合物的厚度对荧光增强效果的影响,并利用该复合薄膜对金属离子进行检测。该工作拓展了二氧化钛/氧化石墨烯一维光子晶体的应用范围。


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