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光子晶体由于介电常数在空间排列上具有周期性,光波在光子晶体内呈周期性分布,使其在全光通信、信息存储、响应性材料等领域有着广阔的应用。然而,目前大多数的光子晶体都是由聚苯乙烯(PS)纳米微球、SiO2纳米微球以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米微球这些低折射率的材料组成,这就带来其光子晶体薄弱的光子带隙和不靓丽结构色的问题;而高折射率的金属化合物纳米微球如PbS、CdS、Ag2S、CuS组成具有靓丽结构色的光子晶体材料,但其制备方法困难、成本高,严重限制了金属化合物纳米微球的应用。为了解决这个问题,本文提出利用阳离子交换法制备金属复合微球,取得以下进展:(1)本文通过化学水浴沉积法制备出了形貌较好、尺寸可控的ZnS纳米微球,分别探讨了配体聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、催化剂HNO3以及反应时间对ZnS纳米微球尺寸和形貌的影响,制备出了尺寸范围由100 nm-280 nm的单分散ZnS纳米微球。XRD分析得出,这些ZnS纳米微球是由更小的纳米颗粒团聚而成。并且通过重力沉积法,不同尺寸的ZnS纳米微球能够组装成具有不同结构色的光子晶体膜材料。(2)本文利用阳离子交换法,将已制备的ZnS纳米微球分别与Cu2+、Pb2+等阳离子进行交换反应,制备出尺寸范围由100 nm-280 nm的CuxZn1-xS、PbxZn1-xS纳米微球,并分别讨论了反应温度、交换时间以及溶度积常数Ksp对交换反应的影响。对于CuxZn1-xS纳米微球,本文将其组装成具有不同结构色的光子晶体薄膜,并研究了交换反应前后光子晶体膜结构色的变化;对于PbxZn1-x S纳米微球,本文以亚甲基蓝为光降解对象,发现其对亚甲基蓝拥有较好的光降解性能。(3)本文以ZnS为阳离子置换对象,通过将ZnS纳米微球与不同的阳离子置换以及置换时间的不同,可以得到不同折射率、不同组分以及不同性能的光子晶体材料,为制备高折射率、催化性能优异的光子晶体材料提供了一种新型、便捷的方法。