本发明属于薄膜制备技术领域，具体涉及一种全二氧化钛一维光子晶体及其制备方法。
背景技术：
一维光子晶体是一种重要的薄膜器件。对于一维光子晶体，薄膜质量至关重要。制备过程中膜的缺陷严重影响其光学性能，大量缺陷的存在会极大地增加光的散射，并降低附着力。溶胶-凝胶(sol-gel)法、物理气相沉积(pvd)和化学气相沉积(cvd)是目前制备二氧化钛薄膜的主要方法，但溶胶-凝胶法所需溶胶的制备过程长，薄膜在干燥及煅烧时薄膜易龟裂、与衬底的附着力差等缺点难以克服，利用pvd和cvd方法需要用到昂贵的仪器，且制备效率也有待提高。在我们之前的专利(文献1胡昕等，一种二氧化钛/二氧化钛一维光子晶体及其制备方法，zl10190099.4)中，已经披露了一种高效、大面积制备致密二氧化钛薄膜的方法，但制备大面积介孔二氧化钛薄膜并对其折射率在较宽的范围内进行调控，仍然非常困难。
目前制备介孔二氧化钛薄膜的方法基本上是基于纳米颗粒的自组装或模板的自组装法，制备效率低下，大面积制备时缺陷无法控制，尤为重要的是，无法对多孔薄膜的折射率进行调控。物理沉积方法，例如脉冲激光沉积(文献2l.c.lucapassonietal.,self-assembledhierarchicalnanostructuresforhigh-efficiencyporousphotoniccrystals,acsnano,8,12167-12174)、倾角电子束蒸镀(文献3m.oliva-ramirezetal.,optofluidicmodulationofself-associatednanostructuralunitsformingplanarbraggmicrocavities,acsnano,10,1256-1264)等，也被用来制备介孔二氧化钛薄膜，需要用到昂贵的仪器，并且多孔薄膜表面的无规裂纹也难以避免，形成大量无法定量表征的缺陷。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的是提供一种全二氧化钛一维光子晶体及其制备方法。
实现本发明目的而采用的技术方案为：一种全二氧化钛一维光子晶体，该一维光子晶体包括1个以上由介孔二氧化钛薄膜和致密二氧化钛薄膜组成的介孔/致密二氧化钛薄膜对。
较佳的，该一维光子晶体还包括基体，介孔/致密二氧化钛薄膜对中的介孔二氧化钛薄膜与该基体连接。
较佳的，该一维光子晶体还包括基体，和与基体连接的致密二氧化钛薄膜，介孔/致密二氧化钛薄膜对中的介孔二氧化钛薄膜与该致密二氧化钛薄膜连接。
较佳的，介孔/致密二氧化钛薄膜对中，介孔二氧化钛薄膜的厚度为60～350纳米，致密二氧化钛薄膜的厚度为10～150纳米。
较佳的，该一维光子晶体光子禁带中心波长在260～800纳米之间任意调节，禁带中心波长的最大反射率为97.3％。
较佳的，介孔/致密二氧化钛薄膜对是通过先旋涂介孔二氧化钛前驱体溶液，可见光固化，再旋涂致密二氧化钛前驱体溶液，可见光固化再煅烧后得到。
较佳的，每一个介孔/致密二氧化钛薄膜对的厚度可以一样，也可以不一样，根据需要设计。
具体的，所述的致密二氧化钛前驱体溶液是将二氧化钛前驱体与可见光固化体系溶于有机溶剂后得到。
更具体的，二氧化钛前驱体为烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯的反应产物，该反应产物为如下任意一种化学结构，或如下任意几种化学结构的混合物：
其中r为乙基、丁基或异丙基，n＝1～5。
更具体的，二氧化钛前驱体通过将烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯混合均匀，冷却至室温后，搅拌条件下加入乙醇溶液进行反应，减压旋蒸除去反应副产物后得到，其中，烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯的摩尔比为1：(0.5～2)；乙醇溶液中的水含量为烷氧基钛的0～5mol％，乙醇溶液中的乙醇含量为烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯质量之和的1～5％，烷氧基钛选自钛酸四乙酯、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的一种或几种。
更具体的，可见光固化体系包括光引发剂和助引发剂，光引发剂为樟脑醌，助引发剂为4-二甲基氨基苯甲酸乙酯。
更具体的，有机溶剂选自乙二醇单甲醚、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。
具体的，所述的介孔二氧化钛前驱体溶液是将二氧化钛前驱体、聚苯乙烯、反应性增容剂和可见光固化体系溶解于有机溶剂中后得到。
更具体的，有机溶剂选自甲苯、二甲苯、氯苯中的一种或几种。
更具体的，反应性增容剂是巯基丙酸季戊四醇酯和苯乙烯的反应物，该反应产物为如下任意一种化学结构，或如下任意几种化学结构的混合物：
更具体的，反应性增容剂通过将巯基丙酸季戊四醇酯、苯乙烯和三乙胺室温下混合均匀并搅拌一段时间后，减压旋蒸除去未反应的苯乙烯和三乙胺获得；其中，巯基丙酸季戊四醇酯、苯乙烯的摩尔比为1：(1～5)；三乙胺为巯基丙酸季戊四醇酯和苯乙烯质量之和的0.2～2％。
上述全二氧化钛一维光子晶体的制备方法，包括如下步骤：
1)在衬底表面制备致密二氧化钛薄膜；
2)在步骤1)获得的致密二氧化钛薄膜表面旋涂一层介孔二氧化钛前驱体溶液，在惰性气体气氛下可见光固化；
3)重复步骤2)0次以上；
4)再在其表面旋涂一层致密二氧化钛前驱体溶液，并在惰性气体气氛下可见光固化；
5)重复步骤4)0次以上；
6)置于马弗炉中进行煅烧，获得1个介孔/致密二氧化钛薄膜对；
7)重复步骤2)～步骤6)0次以上，获得具有不同周期数即不同个数介孔/致密二氧化钛薄膜对的全二氧化钛一维光子晶体。
上述全二氧化钛一维光子晶体的制备方法，还可以通过如下步骤制备：
1)在衬底表面旋涂一层介孔二氧化钛前驱体溶液，在惰性气体气氛下用可见光固化；
2)重复步骤1)0次以上；
3)再在其表面旋涂一层致密二氧化钛前驱体溶液，在惰性气体气氛下用可见光固化；
4)重复步骤3)0次以上；
5)置于马弗炉中进行煅烧，获得1个介孔/致密二氧化钛薄膜对；
6)重复步骤1)～步骤5)0次以上，获得具有不同周期数即不同个数介孔/致密二氧化钛薄膜对的全二氧化钛一维光子晶体。
较佳的，可见光源固化时，固化时间为10分钟；煅烧温度为400～700℃，煅烧时间为2～20分钟。
本发明与现有技术相比，其优点在于：
1)本发明在制备介孔二氧化钛薄膜时，通过加入反应性增容剂，减小了高分子制孔剂的相分离尺寸，解决了煅烧时容易产生缺陷的问题；选择了聚苯乙烯为适当的制孔剂，由于其热分解温度介于二氧化钛前驱体两段热分解温度之间，且具有一定的残炭率，其混合物热分解时，聚苯乙烯的残余碳可以作为隔离剂防止二氧化钛纳米颗粒团聚变大或转变为致密薄膜。
2)本发明在制备介孔二氧化钛薄膜时克服了溶胶-凝胶法制备二氧化钛薄膜时，折射率受胶体颗粒大小限制的问题，其折射率可以通过聚苯乙烯的用量进行调节。
3)本发明可廉价、高效地制备全二氧化钛一维光子晶体以及具有不同折射率的介孔二氧化钛薄膜。
附图说明
图1为本发明实施例6的反应性增容剂用量对介孔二氧化钛薄膜表面形貌的影响。
图2为本发明实施例7的反应性增容剂种类对介孔二氧化钛薄膜形貌的影响。
图3为实施例9的全二氧化钛一维光子晶体的sem截面照片。
图4为实施例9、对比例1以及模拟的反射光谱。
图5为本发明其中一种全二氧化钛/二氧化钛一维光子晶体结构示意图。
图6为本发明另一种全二氧化钛/二氧化钛一维光子晶体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步理解本发明，而不构成对权利要求的限制。
基于上有技术存在的问题，本发明设计了一种全二氧化钛一维光子晶体及其制备新方法，该方法采用以巯基丙酸季戊四醇酯和苯乙烯反应制备反应性增容剂；以烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯反应制得的螯合物作为二氧化钛前驱体，溶解于有机溶剂中，并加入可见光引发体系配制致密二氧化钛前驱体溶液，单独旋涂于基底上并煅烧后可制得二氧化钛致密薄膜；将二氧化钛前驱体、聚苯乙烯、反应性增容剂及可见光引发体系溶解于有机溶剂中制得介孔二氧化钛前驱体溶液，直接旋涂于基底上或旋涂于单独旋涂了二氧化钛致密薄膜的基底上，可见光固化后再于其表面旋涂致密二氧化钛前驱体溶液，可见光固化后进行煅烧可以获得一个介孔/致密二氧化钛薄膜对，再重复制备介孔/致密二氧化钛薄膜对，通过控制膜厚调节其光子禁带，获得了具有不同结构色的全二氧化钛一维光子晶体，禁带中心波长在260～800纳米见可调，反射率最高达97.3％。
结合图5，本发明所述的全二氧化钛/二氧化钛一维光子晶体由基体和n个介孔/致密二氧化钛薄膜对构成，其中，介孔/致密二氧化钛薄膜对由介孔二氧化钛薄膜和致密二氧化钛薄膜组成，介孔/致密二氧化钛薄膜对中的介孔二氧化钛薄膜与该基体连接。
结合图6，本发明所述的全二氧化钛/二氧化钛一维光子晶体由基体、与基体连接的致密二氧化钛薄膜和n个介孔/致密二氧化钛薄膜对构成，其中，介孔/致密二氧化钛薄膜对由介孔二氧化钛薄膜和致密二氧化钛薄膜组成，介孔/致密二氧化钛薄膜对中的介孔二氧化钛薄膜与基体连接的致密二氧化钛薄膜连接。
本发明所述的全二氧化钛/二氧化钛一维光子晶体的制备方法包括两种方法，其中方法一包括如下步骤：
1)二氧化钛前驱体制备
将计量的烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯混合均匀，冷却至室温后，将计量的去离子水溶于乙醇，制得乙醇溶液，搅拌条件下加入所述乙醇溶液进行反应；减压旋蒸除去反应副产物，制得二氧化钛前驱体，其中，烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯的摩尔比为1：(0.5～2)；去离子水用量为相对于烷氧基钛的0～5mol％，乙醇用量为烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯质量之和的1～5％，烷氧基钛选自钛酸四乙酯、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的一种或几种；
2)反应性增容剂制备
将巯基丙酸季戊四醇酯、苯乙烯和三乙胺室温下混合均匀并搅拌一段时间后，减压旋蒸除去未反应的苯乙烯和三乙胺获得；其中，巯基丙酸季戊四醇酯、苯乙烯的摩尔比为1：(1～5)；三乙胺为巯基丙酸季戊四醇酯和苯乙烯质量之和的0.2～2％；
3)致密二氧化钛前驱体溶液制备
将步骤1)制备的二氧化钛前驱体溶解在有机溶剂中，并加入可见光固化体系，获得致密二氧化钛前驱体溶液，避光密封待用，其中，可见光固化体系包括光引发剂和助引发剂，光引发剂为樟脑醌，助引发剂为4-二甲基氨基苯甲酸乙酯，有机溶剂选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯或乙二醇单甲醚中的一种或几种；
4)介孔二氧化钛前驱体溶液制备
将步骤1)制备的二氧化钛前驱体、苯乙烯和步骤2)制备的反应性增容剂溶解在有机溶剂中，并加入可见光固化体系，获得介孔二氧化钛前驱体溶液，避光密封待用，其中，可见光固化体系包括光引发剂和助引发剂，光引发剂为樟脑醌，助引发剂为4-二甲基氨基苯甲酸乙酯，有机溶剂选自甲苯、二甲苯、氯苯中的一种或几种；
5)致密二氧化钛薄膜制备
在衬底表面旋涂一层致密二氧化钛前驱体并在惰性气体气氛下用可见光固化10分钟；之后置于马弗炉中400～700℃下煅烧2～20分钟，获得致密二氧化钛薄膜；
6)介孔/致密二氧化钛薄膜对制备
在步骤5)获得的致密二氧化钛薄膜表面旋涂一层介孔二氧化钛前驱体溶液，在惰性气体气氛下用可见光固化10分钟，重复这个步骤0次以上，再在其表面旋涂一层致密二氧化钛前驱体并在惰性气体气氛下用可见光固化10分钟，重复这个步骤0次以上；之后置于马弗炉中400～700℃下煅烧2～20分钟，获得1个介孔/致密二氧化钛薄膜对；
7)全二氧化钛一维光子晶体制备
重复步骤6)0次以上，获得具有不同周期数的全二氧化钛一维光子晶体。
或者，本发明所述的全二氧化钛/二氧化钛一维光子晶体的制备方法包括两种方法，其中方法二包括如下步骤：
1)二氧化钛前驱体制备
将计量的烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯混合均匀，冷却至室温后，将计量的去离子水溶于乙醇，制得乙醇溶液，搅拌条件下加入所述乙醇溶液进行反应；减压旋蒸除去反应副产物，制得二氧化钛前驱体，其中，烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯的摩尔比为1：(0.5～2)；去离子水用量为相对于烷氧基钛的0～5mol％，乙醇用量为烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯质量之和的1～5％，烷氧基钛选自钛酸四乙酯、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的一种或几种；
2)反应性增容剂制备
将巯基丙酸季戊四醇酯、苯乙烯和三乙胺室温下混合均匀并搅拌一段时间后，减压旋蒸除去未反应的苯乙烯和三乙胺获得；其中，巯基丙酸季戊四醇酯、苯乙烯的摩尔比为1：(1～5)；三乙胺为巯基丙酸季戊四醇酯和苯乙烯质量之和的0.2～2％；
3)致密二氧化钛前驱体溶液制备
将步骤1)制备的二氧化钛前驱体溶解在有机溶剂中，并加入可见光固化体系，获得致密二氧化钛前驱体溶液，避光密封待用，其中，可见光固化体系包括光引发剂和助引发剂，光引发剂为樟脑醌，助引发剂为4-二甲基氨基苯甲酸乙酯，有机溶剂选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯或乙二醇单甲醚中的一种或几种；
4)介孔二氧化钛前驱体溶液制备
将步骤1)制备的二氧化钛前驱体、苯乙烯和步骤2)制备的反应性增容剂溶解在有机溶剂中，并加入可见光固化体系，获得介孔二氧化钛前驱体溶液，避光密封待用，其中，可见光固化体系包括光引发剂和助引发剂，光引发剂为樟脑醌，助引发剂为4-二甲基氨基苯甲酸乙酯，有机溶剂选自甲苯、二甲苯、氯苯中的一种或几种；
5)介孔/致密二氧化钛薄膜对制备
在衬底表面先旋涂一层介孔二氧化钛前驱体溶液，在惰性气体气氛下用可见光固化10分钟后，重复这个步骤0次以上，再在其表面旋涂一层致密二氧化钛前驱体并在惰性气体气氛下用可见光固化10分钟，重复这个步骤0次以上；置于马弗炉中400～700℃下煅烧2～20分钟，获得1个介孔/致密二氧化钛薄膜对；
6)全二氧化钛一维光子晶体制备
重复步骤5)0次以上，获得具有不同周期数的全二氧化钛一维光子晶体。
实施例1
将巯基丙酸季戊四醇酯和苯乙烯按照1：1.5的摩尔比进行混合，常温搅拌均匀后加入三乙胺(0.2wt％)。60℃减压旋蒸4小时后，得无色透明略粘稠液体状反应性增容剂，命名为增容剂1。
实施例2
将巯基丙酸季戊四醇酯和苯乙烯按照1：3的摩尔比进行混合，常温搅拌均匀后加入三乙胺(1wt％)。60℃减压旋蒸4小时后，得无色透明略粘稠液体状反应性增容剂，命名为增容剂2。
实施例3
将巯基丙酸季戊四醇酯和苯乙烯按照1：5的摩尔比进行混合，常温搅拌均匀后加入三乙胺(2wt％)。60℃减压旋蒸4小时后，得无色透明略粘稠液体状反应性增容剂，命名为增容剂3。
实施例4
将钛酸四乙酯和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯按照1：1的摩尔比混合，常温搅拌至透明并冷却至室温后，边搅拌边加入乙醇溶液进行反应，乙醇溶液是由去离子水与乙醇混合制得，该去离子水用量为相对于烷氧基钛的5mol％，该乙醇用量为烷氧基钛和乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯质量之和的1％。常温抽真空旋蒸4小时，得二氧化钛前驱体。
实施例5
将实施例4所得二氧化钛前驱体溶解于甲基丙烯酸叔丁酯中，加入樟脑醌(1wt％)和4-二甲基氨基苯甲酸乙酯(2wt％)，配成8wt％的溶液，制得致密二氧化钛前驱体溶液，避光密封备用。
实施例6
以下进一步展示了反应性增容剂用量对介孔二氧化钛薄膜形貌的影响。
将实施例4所得二氧化钛前驱体和聚苯乙烯(质量比为7:1)，以及实施例2的增容剂2，增容剂2质量为二氧化钛前驱体和聚苯乙烯总质量的0、1％、5％和10％，溶解于二甲苯中，配成5wt％的介孔二氧化钛前驱体溶液，旋涂于洁净石英片上，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟后，在500℃马弗炉中煅烧20分钟。由图1可见反应性增容剂用量对介孔二氧化钛薄膜表面形貌的影响。
实施例7
以下展示了反应性增容剂种类对介孔二氧化钛薄膜形貌的影响。
将实施例4所得二氧化钛前驱体和聚苯乙烯(质量比为9:1)溶解于甲苯中，分别加入增容剂1、增容剂2、增容剂3，以及增容剂1、增容剂2和增容剂3三者的混合物(三者重量比为3：3：4)，反应性增容剂用量为二氧化钛前驱体和聚苯乙烯总质量的10％，配成10wt％的溶液，旋涂于洁净石英片上，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟后，在500℃马弗炉中煅烧20分钟。介孔二氧化钛薄膜形貌由图2的扫描电镜照片给出。
实施例8
以下展示了聚苯乙烯的用量对介孔二氧化钛薄膜折射率的影响：
1)将实施例4所得二氧化钛前驱体和聚苯乙烯(质量比为分别为10:0、9:1、8:1、7:1、6:1)溶解于甲苯中，加入增容剂1、增容剂2和增容剂3三者的混合物(三者重量比为3：3：4)，反应性增容剂用量为二氧化钛前驱体和聚苯乙烯总质量的10wt％)，旋涂于洁净石英片上，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟后，在500℃马弗炉中煅烧20分钟；即可获得不同折射率的介孔二氧化钛薄膜，其500纳米波长处折射率分别为2.17、1.92、1.73、1.58和1.49。
实施例9
全二氧化钛一维光子晶体制备步骤如下：
1)在清洁石英片上旋涂实施例5所得致密二氧化钛前驱体溶液，转速为3000转/分钟，时间为30秒；之后在氮气气氛下用可见光源固化10分钟，并于500℃马弗炉中煅烧2分钟；2)在步骤1)获得的致密二氧化钛薄膜表面旋涂一层实施例7所述的介孔二氧化钛前驱体溶液，转速为2000转/分钟，时间为30秒；在氮气气氛下用可见光源固化10分钟后，再在其表面旋涂一层实施例5所述的致密二氧化钛前驱体溶液，转速为3000转/分钟，时间为30秒，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟后，之后置于500℃马弗炉中进行煅烧20分钟，获得1个介孔/致密二氧化钛薄膜对；3)重复步骤2)6次，获得周期数为7全二氧化钛一维光子晶体。从图3可见，各层的厚度均匀，其中，一个介孔/致密二氧化钛薄膜对中，致密二氧化钛薄膜厚度约35纳米，介孔二氧化钛薄膜厚度约115纳米；从图3可知，光子禁带中心波长为523纳米，禁带中心波长的反射率为94.8％。
对比例1
1)在清洁石英片上旋涂实施例5所得致密二氧化钛前驱体溶液，转速为3000转/分钟，时间为30秒；之后在氮气气氛下用可见光源固化10分钟，并于500℃马弗炉中煅烧2分钟；2)在步骤1)获得的致密二氧化钛薄膜表面旋涂一层实施例7所述的介孔二氧化钛前驱体溶液，转速为2000转/分钟，时间为30秒；在氮气气氛下用可见光源固化10分钟后，于500℃马弗炉中煅烧2分钟；3)在步骤2)所得表面旋涂一层实施例5所述的致密二氧化钛前驱体溶液，转速为3000转/分钟，时间为30秒；在氮气气氛下用可见光源固化10分钟后，之后置于500度马弗炉中进行煅烧20分钟，获得1个介孔/致密二氧化钛薄膜对；4)重复步骤2)～步骤3)6次，获得周期数为7全二氧化钛一维光子晶体。从图4可知，光子禁带中心波长为408纳米，禁带中心波长的反射率为72.1％。图4还对比了实施例9、对比例1以及计算机模拟的反射谱图，由于对比例1中出现了严重的层间渗透，远远地偏离了理论值。
全二氧化钛一维光子晶体还可以通过改变某一折射率层的厚度来改变其光子禁带中心波长，实施例10-12为改变高折射率层(致密二氧化钛薄膜)的厚度的例子，实施例13-14为改变低折射率层(介孔二氧化钛薄膜)的厚度的例子，实施例15为同时改变高折射率层、低折射率层厚度的例子。
实施例10
1)在清洁的石英片衬底上旋涂一层实施例7所述的介孔二氧化钛前驱体溶液，转速为2000转/分钟，时间为30秒，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟；2)在步骤1)所得表面旋涂一层实施例5所得致密二氧化钛前驱体溶液，转速为4000转/分钟，时间为30秒，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟；3)置于500℃马弗炉中进行煅烧20分钟，获得1个介孔/致密二氧化钛薄膜对；4)重复步骤1)～步骤3)6次，制得周期数为7的全二氧化钛一维光子晶体，1个介孔/致密二氧化钛薄膜对中，致密二氧化钛薄膜厚度约20纳米，介孔二氧化钛薄膜厚度约110纳米，光子禁带中心波长为385纳米，禁带中心反射率为97.3％。
实施例11
1)在清洁的石英片衬底上旋涂一层实施例7所述的介孔二氧化钛前驱体溶液，转速为2000转/分钟，时间为30秒，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟；2)在步骤1)所得表面旋涂一层实施例5所得致密二氧化钛前驱体溶液，转速为4000转/分钟，时间为30秒，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟；3)重复步骤2)1次，即：在步骤2)所得表面继续旋涂一层实施例5所得致密二氧化钛前驱体溶液，转速为4000转/分钟，时间为30秒，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟；4)置于500℃马弗炉中进行煅烧20分钟，获得1个介孔/致密二氧化钛薄膜对；5)重复步骤1)～步骤4)6次，制得周期数为7的全二氧化钛一维光子晶体，1个介孔/致密二氧化钛薄膜对中，致密二氧化钛薄膜厚度约40纳米，介孔二氧化钛薄膜厚度约110纳米，光子禁带中心波长为540纳米，禁带中心反射率为95.2％。
实施例12
1)在清洁的石英片衬底上旋涂一层实施例7所述的介孔二氧化钛前驱体溶液，转速为2000转/分钟，时间为30秒，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟；2)在步骤1)所得表面旋涂一层实施例5所得致密二氧化钛前驱体溶液，转速为4000转/分钟，时间为30秒，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟；3)重复步骤2)2次；4)置于500℃马弗炉中进行煅烧20分钟，获得1个介孔/致密二氧化钛薄膜对；5)重复步骤1)～步骤4)6次，制得周期数为7的全二氧化钛一维光子晶体，1个介孔/致密二氧化钛薄膜对中，致密二氧化钛薄膜厚度约60纳米，介孔二氧化钛薄膜厚度约110纳米，光子禁带中心波长为720纳米，禁带中心反射率为93.5％。
实施例13
1)将实施例5所得致密二氧化钛前驱体溶液用甲苯稀释至4wt％的浓度，旋
涂在清洁的石英片衬底上，转速为4000转/分钟，时间为30秒，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟；并于500℃马弗炉中煅烧2分钟；2)在步骤1)获得的致密二氧化钛薄膜表面旋涂一层实施例7所述的介孔二氧化钛前驱体溶液，转速为2000转/分钟，时间为30秒；在氮气气氛下用可见光源固化10分钟；3)重复步骤2)2次；4)再在其表面旋涂一层步骤1)所述的致密二氧化钛前驱体溶液，转速为4000转/分钟，时间为30秒，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟后，之后置于500℃马弗炉中进行煅烧20分钟，获得1个介孔/致密二氧化钛薄膜对；5)重复步骤2)～步骤4)6次，获得周期数为7全二氧化钛一维光子晶体。1个介孔/致密二氧化钛薄膜对中，致密二氧化钛薄膜厚度约10纳米，介孔二氧化钛薄膜厚度约350纳米；光子禁带中心波长为230纳米，禁带中心波长的反射率为91.9％。
实施例14
1)将实施例5所得致密二氧化钛前驱体溶液用甲苯稀释至4wt％的浓度，旋
涂在清洁的石英片衬底上，转速为4000转/分钟，时间为30秒，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟；并于500℃马弗炉中煅烧2分钟；2)在步骤1)获得的致密二氧化钛薄膜表面旋涂一层实施例7所述的介孔二氧化钛前驱体溶液，转速为4000转/分钟，时间为30秒；在氮气气氛下用可见光源固化10分钟；3)再在其表面旋涂一层步骤1)所述的致密二氧化钛前驱体溶液，转速为4000转/分钟，时间为30秒，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟后，之后置于500℃马弗炉中进行煅烧20分钟，获得1个介孔/致密二氧化钛薄膜对；4)重复步骤2)～步骤3)6次，获得周期数为7全二氧化钛一维光子晶体。1个介孔/致密二氧化钛薄膜对中，致密二氧化钛薄膜厚度约10纳米，介孔二氧化钛薄膜厚度约60纳米；光子禁带中心波长为262纳米，禁带中心波长的反射率为92.2％。
实施例15
1)在清洁的石英片衬底上，旋涂一层实施例7所述的介孔二氧化钛前驱体溶液，转速为2000转/分钟，时间为30秒；在氮气气氛下用可见光源固化10分钟；2)重复步骤1)2次；3)在所得表面旋涂一层将实施例5所得致密二氧化钛前驱体溶液，转速为4000转/分钟，时间为30秒，在氮气气氛下用可见光源固化10分钟；4)重复步骤3)3次，之后置于500℃马弗炉中进行煅烧20分钟，获得1个介孔/致密二氧化钛薄膜对；5)重复步骤3)～步骤6)6次，获得周期数为7全二氧化钛一维光子晶体。1个介孔/致密二氧化钛薄膜对中，致密二氧化钛薄膜厚度约140纳米，介孔二氧化钛薄膜厚度约350纳米；光子禁带中心波长为800纳米，禁带中心波长的反射率为91.3％。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
技术特征：
1.一种全二氧化钛一维光子晶体，其特征在于，该一维光子晶体包括1个以上由介孔二氧化钛薄膜和致密二氧化钛薄膜组成的介孔/致密二氧化钛薄膜对。
2.如权利要求1所述的全二氧化钛一维光子晶体，其特征在于，该一维光子晶体还包括基体，介孔/致密二氧化钛薄膜对中的介孔二氧化钛薄膜与该基体连接。
3.如权利要求1所述的全二氧化钛一维光子晶体，其特征在于，该一维光子晶体还包括基体，和与基体连接的致密二氧化钛薄膜，介孔/致密二氧化钛薄膜对中的介孔二氧化钛薄膜与该致密二氧化钛薄膜连接。
4.如权利要求1-3任一所述的全二氧化钛一维光子晶体，其特征在于，介孔/致密二氧化钛薄膜对中，介孔二氧化钛薄膜的厚度为60～350纳米，致密二氧化钛薄膜的厚度为10～150纳米。
5.如权利要求1-4任一所述的全二氧化钛一维光子晶体，其特征在于，该一维光子晶体光子禁带中心波长在260～800纳米之间任意调节，禁带中心波长的最大反射率为97.3％。
6.如权利要求1-5任一所述的全二氧化钛一维光子晶体，其特征在于，介孔/致密二氧化钛薄膜对是通过先旋涂介孔二氧化钛前驱体溶液，可见光固化，再旋涂致密二氧化钛前驱体溶液，可见光固化再煅烧后得到。
7.如权利要求6所述的全二氧化钛一维光子晶体，其特征在于，致密二氧化钛前驱体溶液是将二氧化钛前驱体与可见光固化体系溶于第一有机溶剂后得到。
8.如权利要求6所述的全二氧化钛一维光子晶体，其特征在于，介孔二氧化钛前驱体溶液是将二氧化钛前驱体、聚苯乙烯、反应性增容剂和可见光固化体系溶解于第二有机溶剂中后得到。
9.如权利要求8所述的全二氧化钛一维光子晶体，其特征在于，反应性增容剂是巯基丙酸季戊四醇酯和苯乙烯的反应产物，该反应产物为如下任意一种化学结构，或如下任意几种化学结构的混合物：
10.如权利要求8或9所述的全二氧化钛一维光子晶体，其特征在于，反应性增容剂通过将巯基丙酸季戊四醇酯、苯乙烯和三乙胺室温下混合均匀并搅拌一段时间后，减压旋蒸除去未反应的苯乙烯和三乙胺获得；其中，巯基丙酸季戊四醇酯、苯乙烯的摩尔比为1：(1～5)；三乙胺为巯基丙酸季戊四醇酯和苯乙烯质量之和的0.2～2％。
技术总结
本发明公开了一种全二氧化钛一维光子晶体及其制备方法，该一维光子晶体包括1个以上由介孔二氧化钛薄膜和致密二氧化钛薄膜组成的介孔/致密二氧化钛薄膜对，光子禁带中心波长可在260‑800纳米之间任意调节，禁带中心波长的反射率最高可达97.3％，介孔/致密二氧化钛薄膜对是通过先旋涂介孔二氧化钛前驱体，光固化，再旋涂致密二氧化钛前驱体，光固化后煅烧得到，其中，介孔二氧化钛前驱体有二氧化钛前驱体、聚苯乙烯和反应性增容剂组成。本发明通过改变聚苯乙烯的含量、浓度及旋涂转速可以容易地获得不同厚度和折射率的二氧化钛薄膜，从而调控其光子禁带中心波长，可廉价、高效地制备大面积全二氧化钛一维光子晶体。
技术研发人员：胡昕;张翔;陈欣睿;罗铭
受保护的技术使用者：常熟理工学院
技术研发日：.10.18
技术公布日：.02.21
