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基于溶胶—凝胶的光功能性杂化膜层的制备与表征

刘毅飞  
【摘要】: 随着光学应用领域的不断拓展,传统的光学材料已经不能满足人们对材料和器件微型化、多功能化、集成化等方面的要求。伴随着纳米材料的出现和纳米技术的不断发展,研究和制备纳米复合的光功能性材料已受到人们的广泛关注。发展简单实用的方法,实现纳米材料与传统材料能够在纳米尺度复合,从而制备性能优异、性质稳定的纳米复合光学材料一直是人们追求的目标。 在本论文中,我们基于溶胶-凝胶法,分别制备了具有高折射率的TiO_2/SiO_2复合膜材料和具有荧光性质的ZnO和CdTe复合的膜层材料。在第一部分中,通过溶胶-凝胶技术,在不加螯合剂的条件下,控制水解速度较快的钛酸酯的水解制备了一系列具有较高折射率的膜层材料。膜层的折射率随着二氧化钛含量的增加在1.47~1.73之间连续可调;在第二部分,我们首先合成了水溶性的具有锐钛矿晶型的纳米二氧化钛,并将其复合进硅溶胶中制备了折射率在1.5~1.66之间的系列高折射率膜层材料。膜层具有较高的硬度,可以应用在高折射率树脂的表面做耐磨涂层,各膜层还具有很好的光学透明性,也可以应用在其他光学器件上构筑增透、减反射膜。在第三部分中,我们使用硅烷偶联剂分别对氧化锌和碲化镉纳米粒子进行了表面修饰,使ZnO能够在室温下稳定存在而不继续生长;使水相制备的CdTe纳米晶能够很好的分散在醇溶剂中。再将他们分别复合在以同一偶联剂为反应物的溶胶体系中制备了具有很好荧光性质的杂化膜材料。硅烷偶联剂的双重用途有效地防止了纳米粒子的聚集而使其均匀分散在膜层中。


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