本發(fā)明涉及一種二氧化硅光子晶體的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

盡管同系物或者同分異體具有許多相似的結(jié)構(gòu)、性能，但是在環(huán)境保護(hù)、精細(xì)化工、催化和生命醫(yī)藥等領(lǐng)域都需要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格區(qū)分和監(jiān)控，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和人類生命安全方面起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的檢測(cè)同系物或者同分異構(gòu)體的方法主要有：旋光法、氣相色譜法、紅外光譜法和核磁法。旋光法雖然操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但是其測(cè)量誤差大，精確度有待提高；氣相色譜法、紅外光譜法和核磁法雖然精度高，但是設(shè)備昂貴、操作復(fù)雜。為了克服上述方法的缺點(diǎn)，開發(fā)一種精度高、方便、便宜的檢測(cè)方法非常有必要。

光子晶體是由具有不同折射率的物質(zhì)交替組成的一種周期性材料。光子禁帶是光子晶體的最顯著特征，波長(zhǎng)在光子禁帶中的光是禁止傳播的。由于光子禁帶的存在，人們可以通過設(shè)計(jì)光子晶體微觀結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種波長(zhǎng)光的調(diào)控。由聚苯乙烯微球或二氧化硅微球組成的光子晶體已經(jīng)報(bào)道很多了，但是中空介孔二氧化硅微球組裝成光子晶體世界上還沒有報(bào)到。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有檢測(cè)同系物或者同分異構(gòu)體的方法測(cè)量誤差大、設(shè)備昂貴、操作復(fù)雜的技術(shù)問題，提供了一種中空介孔二氧化硅光子晶體的制備方法及其應(yīng)用。

中空介孔二氧化硅光子晶體的制備方法：

一、采用水和乙醇依次超聲清洗玻璃片5次，干燥備用；

二、將內(nèi)徑為100nm～500nm、外徑為120nm～800nm的中空介孔二氧化硅分散于5ml溶劑中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％～1.2％的分散液；

三、將經(jīng)過步驟一處理的玻璃片垂直插入到分散液中，并且在45℃～65℃恒溫培養(yǎng)箱中垂直沉積72h，即得中空介孔二氧化硅光子晶體；

步驟二中所述的溶劑為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為0.1ml～2ml。

所述中空介孔二氧化硅光子晶體用于對(duì)同系物或同分異構(gòu)體的痕量檢測(cè)。

所述的同系物或同分異構(gòu)體為：甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇，苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯，乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。

本發(fā)明中利用中空介孔二氧化硅微球具有中空結(jié)構(gòu)和介孔結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，當(dāng)不同的同系物或者同分異構(gòu)體浸入到中空介孔二氧化硅光子晶體內(nèi)部時(shí)，光子晶體有效折射率隨之改變，從而光子晶體的光學(xué)禁帶發(fā)生巨大偏移，通過不同物質(zhì)的偏移量大小對(duì)同系物或者同分異構(gòu)體進(jìn)行區(qū)分。本發(fā)明制備出了中空介孔二氧化硅光子晶體，同時(shí)提供了一種快速、方便、便宜和痕量檢測(cè)同系物或者同分異構(gòu)體的方法。

附圖說明

圖1是實(shí)驗(yàn)一中空介孔二氧化硅光子晶體的掃描電鏡圖；

圖2是實(shí)驗(yàn)一中空介孔二氧化硅光子晶體的掃描電鏡圖；

圖3是同一種物質(zhì)在不同內(nèi)外徑中空介孔二氧化硅光子晶體(實(shí)驗(yàn)一至實(shí)驗(yàn)三制備的中空介孔二氧化硅光子晶體)中的光學(xué)禁帶移動(dòng)大小圖；

圖4是實(shí)驗(yàn)三中同系物或者同分異構(gòu)體在中空介孔二氧化硅光子晶體中的光學(xué)禁帶移動(dòng)大小圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式中空介孔二氧化硅光子晶體的制備方法：

一、采用水和乙醇依次超聲清洗玻璃片5次，干燥備用；

二、將內(nèi)徑為100nm～500nm、外徑為120nm～800nm的中空介孔二氧化硅分散于5ml溶劑中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％～1.2％的分散液；

三、將經(jīng)過步驟一處理的玻璃片垂直插入到分散液中，并且在45℃～65℃恒溫培養(yǎng)箱中垂直沉積72h，即得中空介孔二氧化硅光子晶體；

步驟二中所述的溶劑為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為0.1ml～2ml。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟二中將內(nèi)徑為150nm～480nm、外徑為150nm～750nm的中空介孔二氧化硅分散于5ml溶劑中。其他與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是步驟二中將內(nèi)徑為200nm、外徑為260nm的中空介孔二氧化硅分散于5ml溶劑中。其他與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是步驟二中將內(nèi)徑為200nm、外徑為300nm的中空介孔二氧化硅分散于5ml溶劑中。其他與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是步驟二中將內(nèi)徑為265nm、外徑為360nm的中空介孔二氧化硅分散于5ml溶劑中。其他與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是步驟二中所述的溶劑為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為1ml。其他與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是步驟二中分散液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～1％。其他與具體實(shí)施方式一至五之一相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是步驟二中分散液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％。其他與具體實(shí)施方式一至六之一相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至八之一不同的是步驟三中在50℃～60℃恒溫培養(yǎng)箱中垂直沉積72h。其他與具體實(shí)施方式一至八之一相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)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體用于對(duì)同系物和同分異構(gòu)體的痕量檢測(cè)。其他與具體實(shí)施方式一至九之一相同。

采用下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果：

實(shí)驗(yàn)一:

中空介孔二氧化硅光子晶體的制備方法：

一、采用水和乙醇依次超聲清洗玻璃片5次，干燥備用；

二、將內(nèi)徑為200nm、外徑為260nm的中空介孔二氧化硅分散于5ml溶劑中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的分散液；

三、將分散液倒入圓柱形玻璃小瓶中，垂直插入經(jīng)過步驟一處理的玻璃片，并且在60℃恒溫培養(yǎng)箱中垂直沉積72h，即得中空介孔二氧化硅光子晶體薄膜；

步驟二中所述的溶劑為水和乙醇的混合物，且水和乙醇的混合物中水的量為1ml。

將10μl同系物或同分異構(gòu)體滴加到中空介孔二氧化硅光子晶體薄膜表面，由于毛細(xì)作用力使得液體浸入光子晶體內(nèi)部，利用光譜儀檢測(cè)反射峰的變化，通過反射峰的偏移量來區(qū)分同系物或者同分異構(gòu)體。

所述的同系物或同分異構(gòu)體為：乙醇、苯、乙醇胺。

實(shí)驗(yàn)二:

中空介孔二氧化硅光子晶體的制備方法：

一、采用水和乙醇依次超聲清洗玻璃片5次，干燥備用；

二、將內(nèi)徑為200nm、外徑為300nm的中空介孔二氧化硅分散于5ml溶劑中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的分散液；

三、將分散液倒入圓柱形玻璃小瓶中，垂直插入經(jīng)過步驟一處理的玻璃片，并且在60℃恒溫培養(yǎng)箱中垂直沉積72h，即得中空介孔二氧化硅光子晶體薄膜；

步驟二中所述的溶劑為水和乙醇的混合物，且水和乙醇的混合物中水的量為1ml。

將10μl同系物或同分異構(gòu)體滴加到中空介孔二氧化硅光子晶體薄膜表面，由于毛細(xì)作用力使得液體浸入光子晶體內(nèi)部，利用光譜儀檢測(cè)反射峰的變化，通過反射峰的偏移量來區(qū)分同系物或者同分異構(gòu)體。

所述的同系物或同分異構(gòu)體為：乙醇、苯、乙醇胺。

實(shí)驗(yàn)三:

中空介孔二氧化硅光子晶體的制備方法：

一、采用水和乙醇依次超聲清洗玻璃片5次，干燥備用；

二、將內(nèi)徑為265nm、外徑為360nm的中空介孔二氧化硅分散于5ml溶劑中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的分散液；

三、將分散液倒入圓柱形玻璃小瓶中，垂直插入經(jīng)過步驟一處理的玻璃片，并且在60℃恒溫培養(yǎng)箱中垂直沉積72h，即得中空介孔二氧化硅光子晶體薄膜；

步驟二中所述的溶劑為水和乙醇的混合物，且水和乙醇的混合物中水的量為1ml。

將10μl同系物或同分異構(gòu)體滴加到中空介孔二氧化硅光子晶體薄膜表面，由于毛細(xì)作用力使得液體浸入光子晶體內(nèi)部，利用光譜儀檢測(cè)反射峰的變化，通過反射峰的偏移量來區(qū)分同系物或者同分異構(gòu)體。

所述的同系物或同分異構(gòu)體為：甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇，苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯，乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。