CN107059125B - 中空介孔二氧化硅光子晶体的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

中空介孔二氧化硅光子晶体的制备方法及其应用，它涉及一种二氧化硅光子晶体的制备方法及其应用。本发明是要解决现有检测同系物或者同分异构体的方法测量误差大、设备昂贵、操作复杂的技术问题。制备方法：将中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中，得到分散液；将洗净的玻璃片垂直插入到分散液中，并且在45℃～65℃恒温培养箱中垂直沉积72h，即得中空介孔二氧化硅光子晶体。本发明制备出了中空介孔二氧化硅光子晶体，同时提供了一种快速、方便、便宜和痕量检测同系物或者同分异构体的方法。

Description

中空介孔二氧化硅光子晶体的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种二氧化硅光子晶体的制备方法及其应用。
背景技术
尽管同系物或者同分异体具有许多相似的结构、性能，但是在环境保护、精细化工、催化和生命医药等领域都需要对其进行严格区分和监控，对社会生产和人类生命安全方面起着至关重要的作用。传统的检测同系物或者同分异构体的方法主要有：旋光法、气相色谱法、红外光谱法和核磁法。旋光法虽然操作简单、价格低廉，但是其测量误差大，精确度有待提高；气相色谱法、红外光谱法和核磁法虽然精度高，但是设备昂贵、操作复杂。为了克服上述方法的缺点，开发一种精度高、方便、便宜的检测方法非常有必要。
光子晶体是由具有不同折射率的物质交替组成的一种周期性材料。光子禁带是光子晶体的最显著特征，波长在光子禁带中的光是禁止传播的。由于光子禁带的存在，人们可以通过设计光子晶体微观结构，实现对各种波长光的调控。由聚苯乙烯微球或二氧化硅微球组成的光子晶体已经报道很多了，但是中空介孔二氧化硅微球组装成光子晶体世界上还没有报到。
发明内容
本发明是要解决现有检测同系物或者同分异构体的方法测量误差大、设备昂贵、操作复杂的技术问题，提供了一种中空介孔二氧化硅光子晶体的制备方法及其应用。
中空介孔二氧化硅光子晶体的制备方法：
一、采用水和乙醇依次超声清洗玻璃片5次，干燥备用；
二、将内径为100nm～500nm、外径为120nm～800nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中，得到质量分数为0.2％～1.2％的分散液；
三、将经过步骤一处理的玻璃片垂直插入到分散液中，并且在45℃～65℃恒温培养箱中垂直沉积72h，即得中空介孔二氧化硅光子晶体；
步骤二中所述的溶剂为乙醇或者水和乙醇的混合物，且水和乙醇的混合物中水的量为0.1mL～2mL。
所述中空介孔二氧化硅光子晶体用于对同系物或同分异构体的痕量检测。
所述的同系物或同分异构体为：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇，苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯，乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。
本发明中利用中空介孔二氧化硅微球具有中空结构和介孔结构的特点，当不同的同系物或者同分异构体浸入到中空介孔二氧化硅光子晶体内部时，光子晶体有效折射率随之改变，从而光子晶体的光学禁带发生巨大偏移，通过不同物质的偏移量大小对同系物或者同分异构体进行区分。本发明制备出了中空介孔二氧化硅光子晶体，同时提供了一种快速、方便、便宜和痕量检测同系物或者同分异构体的方法。
附图说明
图1是实验一中空介孔二氧化硅光子晶体的扫描电镜图；
图2是实验一中空介孔二氧化硅光子晶体的扫描电镜图；
图3是同一种物质在不同内外径中空介孔二氧化硅光子晶体(实验一至实验三制备的中空介孔二氧化硅光子晶体)中的光学禁带移动大小图；
图4是实验三中同系物或者同分异构体在中空介孔二氧化硅光子晶体中的光学禁带移动大小图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中空介孔二氧化硅光子晶体的制备方法：
一、采用水和乙醇依次超声清洗玻璃片5次，干燥备用；
二、将内径为100nm～500nm、外径为120nm～800nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中，得到质量分数为0.2％～1.2％的分散液；
三、将经过步骤一处理的玻璃片垂直插入到分散液中，并且在45℃～65℃恒温培养箱中垂直沉积72h，即得中空介孔二氧化硅光子晶体；
步骤二中所述的溶剂为乙醇或者水和乙醇的混合物，且水和乙醇的混合物中水的量为0.1mL～2mL。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中将内径为150nm～480nm、外径为150nm～750nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤二中将内径为200nm、外径为260nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中将内径为200nm、外径为300nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中将内径为265nm、外径为360nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中所述的溶剂为乙醇或者水和乙醇的混合物，且水和乙醇的混合物中水的量为1mL。其他与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二中分散液的质量分数为0.5％～1％。其他与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤二中分散液的质量分数为0.5％。其他与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤三中在50℃～60℃恒温培养箱中垂直沉积72h。其他与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是所述中空介孔二氧化硅光子晶体用于对同系物和同分异构体的痕量检测。其他与具体实施方式一至九之一相同。
采用下述实验验证本发明效果：
实验一:
中空介孔二氧化硅光子晶体的制备方法：
一、采用水和乙醇依次超声清洗玻璃片5次，干燥备用；
二、将内径为200nm、外径为260nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中，得到质量分数为0.5％的分散液；
三、将分散液倒入圆柱形玻璃小瓶中，垂直插入经过步骤一处理的玻璃片，并且在60℃恒温培养箱中垂直沉积72h，即得中空介孔二氧化硅光子晶体薄膜；
步骤二中所述的溶剂为水和乙醇的混合物，且水和乙醇的混合物中水的量为1mL。
将10μL同系物或同分异构体滴加到中空介孔二氧化硅光子晶体薄膜表面，由于毛细作用力使得液体浸入光子晶体内部，利用光谱仪检测反射峰的变化，通过反射峰的偏移量来区分同系物或者同分异构体。
所述的同系物或同分异构体为：乙醇、苯、乙醇胺。
实验二:
中空介孔二氧化硅光子晶体的制备方法：
一、采用水和乙醇依次超声清洗玻璃片5次，干燥备用；
二、将内径为200nm、外径为300nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中，得到质量分数为0.5％的分散液；
三、将分散液倒入圆柱形玻璃小瓶中，垂直插入经过步骤一处理的玻璃片，并且在60℃恒温培养箱中垂直沉积72h，即得中空介孔二氧化硅光子晶体薄膜；
步骤二中所述的溶剂为水和乙醇的混合物，且水和乙醇的混合物中水的量为1mL。
将10μL同系物或同分异构体滴加到中空介孔二氧化硅光子晶体薄膜表面，由于毛细作用力使得液体浸入光子晶体内部，利用光谱仪检测反射峰的变化，通过反射峰的偏移量来区分同系物或者同分异构体。
所述的同系物或同分异构体为：乙醇、苯、乙醇胺。
实验三:
中空介孔二氧化硅光子晶体的制备方法：
一、采用水和乙醇依次超声清洗玻璃片5次，干燥备用；
二、将内径为265nm、外径为360nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中，得到质量分数为0.5％的分散液；
三、将分散液倒入圆柱形玻璃小瓶中，垂直插入经过步骤一处理的玻璃片，并且在60℃恒温培养箱中垂直沉积72h，即得中空介孔二氧化硅光子晶体薄膜；
步骤二中所述的溶剂为水和乙醇的混合物，且水和乙醇的混合物中水的量为1mL。
将10μL同系物或同分异构体滴加到中空介孔二氧化硅光子晶体薄膜表面，由于毛细作用力使得液体浸入光子晶体内部，利用光谱仪检测反射峰的变化，通过反射峰的偏移量来区分同系物或者同分异构体。
所述的同系物或同分异构体为：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇，苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯，乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。

Claims (9)

1.中空介孔二氧化硅光子晶体的应用，其特征在于所述中空介孔二氧化硅光子晶体用于对同系物或同分异构体的痕量检测；
所述的中空介孔二氧化硅光子晶体的制备方法如下：
一、采用水和乙醇依次超声清洗玻璃片5次，干燥备用；
二、将内径为100nm～500nm、外径为120nm～800nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中，得到质量分数为0.2％～1.2％的分散液；
三、将经过步骤一处理的玻璃片垂直插入到分散液中，并且在45℃～65℃恒温培养箱中垂直沉积72h，即得中空介孔二氧化硅光子晶体；
步骤二中所述的溶剂为乙醇或者水和乙醇的混合物，且水和乙醇的混合物中水的量为0.1mL～2mL。
2.根据权利要求1所述中空介孔二氧化硅光子晶体的应用，其特征在于步骤二中将内径为150nm～480nm、外径为150nm～750nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中。
3.根据权利要求1所述中空介孔二氧化硅光子晶体的应用，其特征在于步骤二中将内径为200nm、外径为260nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中。
4.根据权利要求1所述中空介孔二氧化硅光子晶体的应用，其特征在于步骤二中将内径为200nm、外径为300nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中。
5.根据权利要求1所述中空介孔二氧化硅光子晶体的应用，其特征在于步骤二中将内径为265nm、外径为360nm的中空介孔二氧化硅分散于5mL溶剂中。
6.根据权利要求1所述中空介孔二氧化硅光子晶体的应用，其特征在于步骤二中所述的溶剂为乙醇或者水和乙醇的混合物，且水和乙醇的混合物中水的量为1mL。
7.根据权利要求1所述中空介孔二氧化硅光子晶体的应用，其特征在于步骤二中分散液的质量分数为0.5％～1％。
8.根据权利要求1所述中空介孔二氧化硅光子晶体的应用，其特征在于步骤二中分散液的质量分数为0.5％。
9.根据权利要求1所述中空介孔二氧化硅光子晶体的应用，其特征在于步骤三中在50℃～60℃恒温培养箱中垂直沉积72h。
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介孔胶体光子晶体的制备及应用;柏凌;《中国博士学位论文全文数据库 基础科学辑》;20160815;正文第49页第3.1部分,第50页第3.3.1部分

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