TiO2/SiO2复合光子晶体的制备开题报告

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1. 研究目的与意义

人类在进入二十一世纪的今天，正面临着人口、资源、能源和环境问题的严峻挑战，而环境污染，能源短缺是其中最重要的问题；一场以节约能源和资源的，保护生态大环境，实现可持续发展为目的的工业革命正在兴起。光催化研究因同时关系到环境、能源、材料这三大课题，所以吸引了越来越多的研究者投身其中。

tio2虽然具有较高的折射率，但是其颗粒尺寸很不均匀而且颗粒间非常容易粘结，难于得到单分散性良好的纯tio2颗粒，而且tio2表面性质也使其难于组装成有序结构，所以我们试图通过在sio2光子晶体空隙中填入tio2微球制备复合光子晶体，限制，调节和操纵光子来控制光波的吸收达到显著提高光催化效率的目的。

在国内、外关于复合半导体的研究报道中，采用tio2溶胶填充sio2光子晶体的研究报道还很少，具有一定的创新性。在绿色环保越来越受到人们重视的今天，操作简便、成本低廉、不形成二次污染的光降解催化处理工业污染水技术倍受关注。。

2. 国内外研究现状分析

光子晶体作为一种拥有光子能带及能隙的新材料，它的典型结构是一个有着周期变化折射率的三维物体，周期是光波长量级，光子在这类材料中的作用类似于电子在凝聚态物质中的作用。由于光子晶体的这种特性，使他成为了制备速度更快，容量更大，集成度更高的新型光子器件的基础，具有非常广泛的应用前景，它已经成为了世界上十大热点研究领域之一。

目前，国内外学者已经尝试用二氧化硅或者聚苯乙烯小球组装这一类光子晶体，但是由于二氧化硅/聚苯乙烯的折射率较低，不能得到完全带隙结构的光子晶体。随着科技的发展，不断会有新的制备光子晶体的方法被开发出来，而且光子晶体的应用领域也在不断的扩大。复合光子晶体的制备产业仍处于开发阶段，面临许多问题。例如如何解决纳米微球的团聚问题，使其在制备与贮运过程中分散均匀；如何有效地控制晶体微球的形貌和粒径；如何更大地降低成本，实现大规模可控性生产。相信在研究人员的不懈努力下，这些难题会被逐步解决。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.通过控制teos和氨水的用量研究配方对sio2光子晶体的影响。

2.sio2/tio2复合光子晶体的制备。

4. 研究创新点

目前，国内外学者已经尝试用不同粒径微球组装这复合光子晶体，但是由于选材和成型方式的差异往往会造成折射率较低，分散效果差，填充率低等缺点，不能得到完全带隙结构的光子晶体。经过分析发现TiO2虽然具有较高的折射率，但是其颗粒尺寸很不均匀而且颗粒间非常容易粘结，难于得到单分散性良好的纯TiO2颗粒，而且TiO2表面性质也使其难于组装成有序结构，所以我们通过在SiO2光子晶体空隙中填入TiO2微球制备复合光子晶体。

由于SiO2/TiO2复合光子晶体能有效提高对光子的限制，调节，使光催化效率明显提高，因此，SiO2/TiO2复合光子晶体光催化剂的研究必将受到人们的重视。本课题研究成功后，将得到新型的SiO2/TiO2复合光子晶体光催化剂。具有重要的理论意义。