[发明专利]一种原位制备金属衍生碳基光子晶体的方法

摘要

本发明涉及一种原位制备金属衍生碳基光子晶体的方法，采用重力沉降自组装法在带有气体扩散层的碳纤维纸基底上沉积有序性良好的光子晶体正模板，以正模板为阴极，在电解液中还原金属阳离子填充到光子晶体正模板的空隙中，再将其与碳的前驱物置于管式炉中热处理，通过酸刻蚀除去光子晶体正模板，制备得到具有反蛋白石结构的碳基光子晶体。本发明通过改变正模板的粒径大小实现了孔径从100nm至1μm的碳基光子晶体的制备。本发明还通过改变热处理条件，实现了不同氮掺杂比例的碳基光子晶体的可控制备。

主权项

1.一种原位制备金属衍生碳基光子晶体的方法，其特征在于，该方法包括：(1)制备氧化物单分散微球：(1‑1)将催化剂、无水乙醇与水在空气气氛中恒温混合；(1‑2)加入正硅酸乙酯，水解反应8‑12h，得到粒径均一的氧化物溶胶；(1‑3)离心清洗得到的氧化物溶胶，制备得到氧化物单分散微球；(2)光子晶体正模板制备：(2‑1)将基底浸泡于稀释的浓氨水和双氧水的混合溶液中，取出清洗并用氮气吹干；(2‑2)将氧化硅单分散微球溶解于无水乙醇中形成乳液，在一定温度和湿度下，采用重力沉降自组装法使氧化硅在上述基底上组装成膜，作为光子晶体正模板；(3)利用电沉积法将金属填充到光子晶体正模板的空隙中：(3‑1)配置含有金属盐的沉积液，以光子晶体正模板为负极，Pt电极为正极，在一定电流密度下沉积一定时间，得到填充了金属的光子晶体正模板；(3‑2)清洗填充了金属的光子晶体正模板，除去残留的电解液并烘干；(4)在填充了金属的光子晶体正模板上原位制备碳基光子晶体：(4‑1)将填充了金属的光子晶体正模板与碳的前驱物置于管式炉中，在氩气气氛下进行热处理，得到填充了碳的光子晶体正模板；(4‑2)将填充了碳的光子晶体正模板置于酸溶液中，除去氧化硅模板，反复清洗后干燥，得到碳基光子晶体。