荧光光子晶体薄膜及其制备方法与流程

本发明属于光子晶体领域，更具体地，涉及荧光光子晶体薄膜及其制备方法。

背景技术：

1987年Yablonovitch和John首次提出了光子晶体这一新概念，如果将不同介电常数的介电材料按照一定的规则周期性排列，电磁波在其中传播时由于布拉格散射，电磁波会受到调制而形成能带结构，这种能带结构叫做光子能带。光子能带之间可能出现带隙，即光子带隙。具有光子带隙的周期性介电结构就是光子晶体。光子晶体由于其独特的光学性能，如光子带隙等，可被广泛应用于光子晶体光纤、调制器、传感器、显示器、光子晶体波导、低阀值激光器等。

荧光光子晶体薄膜，由于同时具有光子带隙和荧光两种性能，从而在多个领域，如激光器、传感器、显示器、微反应器等，得到广泛应用。目前，有三种荧光光子晶体薄膜的制备方法：其一是直接将荧光物质如染料分子等填充到光子晶体薄膜中得到；这种方法简单易行，但是，染料分布不均，且染料会影响光子晶体薄膜结构色彩的显示；其二是直接合成本身具有荧光性能的单分散纳米微球再进行自组装得到，但该方法具有合成复杂，原料来源少，荧光性能不可调等缺点从而限制了其进一步发展；第三种方法是先合成单分散的荧光纳米复合微球再进行自组装得到。这一方法被广泛采用，大部分报道多采用无机纳米晶量子点，如CdSe/CdS纳米晶量子点等，作为荧光发射单元，即将此纳米晶量子点通过乳液聚合或表面改性技术包覆到纳米微球的内部或者修饰在纳米微球的表面。获得荧光纳米微球具有很好的荧光性能，而且可以很好的保持光子晶体薄膜本身的光学特性，但是该方法也存在一定的弊端，如量子点合成相对比较复杂、操作过程繁琐、制备周期长、纳米晶量子点存在光淬灭和光漂白，荧光性能不稳定等劣势。

技术实现要素：

解决上述难题的途径之一是采用新型的量子点和制备技术。近年来，荧光碳量子点由于其优良的光学性能，良好的生物相容性，可应用于金属离子探针、生物分子探针、生物成像、LED器件、荧光油墨、光催化剂等。因此，荧光碳量子点是解决上述问题的最佳候选材料。

针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供了荧光光子晶体薄膜及其制备方法，其目的在于通过将二氧化硅纳米微球和碳量子点复合，获得一种具有双重功能，即光子带隙和荧光性能，的荧光光子晶体薄膜。由此解决现有的荧光光子晶体薄膜合成复杂、制备周期长、光学性能差等问题。

为实现上述目的，本发明提供了荧光光子晶体薄膜，其特征在于，所述荧光光子晶体包含单分散的二氧化硅纳米微球和碳量子点的复合纳米微球，所述碳量子点在所述纳米微球的表面上，所述二氧化硅纳米微球的平均粒径为170nm到270nm之间，所述碳量子点的平均粒径为2nm至6nm之间，在紫外光照射下可发射蓝、绿、红色的荧光。

本发明提供了蓝色荧光光子晶体薄膜，其特征在于，所述荧光光子晶体包含单分散的二氧化硅纳米微球和碳量子点的复合纳米微球，所述碳量子点在所述纳米微球的表面上，所述二氧化硅纳米微球的平均粒径为170nm到220nm之间，所述碳量子点的平均粒径为2nm至6nm之间，在紫外光照射下可发射蓝色的荧光。

本发明提供了绿色荧光光子晶体薄膜，其特征在于，所述荧光光子晶体包含单分散的二氧化硅纳米微球和碳量子点的复合纳米微球，所述碳量子点在所述纳米微球的表面上，所述二氧化硅纳米微球的平均粒径为230nm到240nm之间，所述碳量子点的平均粒径为2nm至6nm之间，在紫外光照射下可发射绿色的荧光。

本发明提供了红色荧光光子晶体薄膜，其特征在于，所述荧光光子晶体包含单分散的二氧化硅纳米微球和碳量子点的复合纳米微球，所述碳量子点在所述纳米微球的表面上，所述二氧化硅纳米微球的平均粒径为250nm到270nm之间，所述碳量子点的平均粒径为2nm至6nm之间，在紫外光照射下可发射红色的荧光。

本发明还提供了荧光光子晶体薄膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将正硅酸四乙酯与无水乙醇混合，再将去离子水、氨水、无水乙醇与之前的溶液混合，在室温下磁力搅拌反应20小时；用乙醇离心清洗三次即得所述单分散二氧化硅纳米微球；

(2)制备复合纳米微球：将步骤(1)中得到的单分散二氧化硅纳米微球与制备碳量子点的前驱液于高压反应釜中混合均匀，置于180℃下反应4～5小时；反应后冷却至室温，用乙醇离心清洗三次即得所述复合纳米微球；

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将步骤(2)中得到的复合纳米微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，于30℃静置至溶剂完全挥发即得到荧光光子晶体薄膜。

通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明通过一步水热合成法直接将碳量子点和单分散二氧化硅纳米微球进行复合，不需要透析或者硅胶层析法等复杂耗时方法提纯，大大缩短了制备光子晶体薄膜的制备周期。

(2)跟传统的光子晶体薄膜相比，本发明制备的荧光光子晶体薄膜，荧光碳量子点的引入不会影响光子晶体薄膜的结构色彩，所得荧光光子晶体薄膜可表现出鲜艳的结构色彩。

(3)跟传统的光子晶体薄膜相比，本发明制备的荧光光子晶体薄膜在二氧化硅纳米微球表面引入碳量子点，当其被紫外光照射时可发射不同颜色的荧光，当荧光光谱与光子带隙相匹配时，可起到增强光谱强度的作用。

总而言之，本发明所构思的以上技术方案与现有的技术相比，能够取得合成简单、制备周期短、颜色鲜艳、可增强光谱强度等有益效果。

附图说明

图1是荧光光子晶体薄膜的制备过程示意图；

图2是二氧化硅纳米微球和碳量子点的复合纳米微球的透射电镜照片；A：低分辨率下的透射电镜照片；B：高分辨率下的透射电镜照片

图3是荧光光子晶体薄膜的光学照片，结构色彩为蓝色；

图4是荧光光子晶体薄膜的荧光光学照片；

图5是二氧化硅纳米微球和碳量子点的透射电镜图片；5A：2nm碳量子点的透射电镜图片；5B：220nm二氧化硅纳米微球的透射电镜图片；5C：250nm二氧化硅纳米微球的透射电镜图片；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的荧光光子晶体薄膜，包括单分散二氧化硅纳米微球及其表面的碳量子点：所述单分散二氧化硅纳米微球粒径在170nm到270nm之间。所述二氧化硅纳米微球的粒径决定了本发明提供的光子晶体的结构色彩。平均粒径在170nm到220nm之间、230nm到240nm之间、250nm到270nm之间的二氧化硅纳米微球组装的光子晶体薄膜分别显蓝色、绿色和红色。

本发明提供了荧光光子晶体薄膜，其特征在于，所述荧光光子晶体包含单分散的二氧化硅纳米微球和碳量子点的复合纳米微球，所述碳量子点在所述二氧化硅纳米微球的表面上，所述二氧化硅纳米微球的平均粒径为170nm到270nm之间，所述碳量子点的平均粒径为2nm至6nm之间，在紫外光照射下可发射蓝、绿、红色的荧光。

本发明提供了蓝色荧光光子晶体薄膜，其特征在于，所述荧光光子晶体包含单分散二氧化硅纳米微球和碳量子点的复合纳米微球，所述二氧化硅纳米微球的平均粒径为170nm到220nm之间，所述碳量子点的平均粒径为2nm至6nm之间，在紫外光照射下可发射蓝色的荧光。

本发明提供了绿色荧光光子晶体薄膜，其特征在于，所述荧光光子晶体包含单分散二氧化硅纳米微球和碳量子点的复合纳米微球，所述二氧化硅纳米微球的平均粒径为230nm到240nm之间，所述碳量子点的平均粒径为2nm至6nm之间，在紫外光照射下可发射绿色的荧光。

本发明提供了红色荧光光子晶体薄膜，其特征在于，所述荧光光子晶体包含单分散二氧化硅纳米微球和碳量子点的复合纳米微球，所述二氧化硅纳米微球的平均粒径为250nm到270nm之间，所述碳量子点的平均粒径为2nm至6nm之间，在紫外光照射下可发射红色的荧光。

目前，碳量子点的合成方法，如水热合成法等，都比较简单，但是碳量子点的提纯较为繁琐。一般需要透析、硅胶柱层析等方法进行提纯，其周期长、操作复杂。本发明采用一步水热合成法即可制备二氧化硅纳米微球和碳量子点的复合纳米微球，通过简单离心分离即可得到纯化的复合纳米微球，从而大大简化了碳量子点提纯的繁琐步骤；纯化后的复合纳米微球通过自组装技术获得荧光光子晶体薄膜。

所述碳量子点发射荧光的颜色由其制备的前驱液决定，发射不同波长的碳量子点所用前驱液不同。前驱液为柠檬酸和乙二胺时可制备获得发射蓝色荧光的碳量子点；前驱液为葡萄糖时可制备发射绿色荧光的碳量子点；前驱液为对苯二胺时可制备发射红色荧光的碳量子点。所述碳量子点制备的溶剂都为去离子水；所述碳量子点的平均粒径在2～6nm之间。

本发明提供了荧光光子晶体薄膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将正硅酸四乙酯与无水乙醇混合，再将去离子水、氨水、无水乙醇与之前的溶液混合，在室温下磁力搅拌反应20小时；用乙醇离心清洗三次即得所述单分散二氧化硅纳米微球；

(2)制备复合纳米微球：将步骤(1)中得到的单分散二氧化硅纳米微球与制备碳量子点的前驱液于高压反应釜中混合均匀，于180℃下反应4～5小时。反应后冷却至室温，用乙醇离心清洗三次即得所述纳米复合微球；

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将步骤(2)中得到的复合纳米微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，于30℃静置至溶剂完全挥发即得到荧光光子晶体薄膜；

其中，步骤(1)中正硅酸四乙酯与乙醇的质量的比例为2～3:50；

其中，步骤(1)中去离子水、氨水、无水乙醇的质量的比例为2～3:4～8:40；

其中，步骤(1)中所用氨水、去离子水、正硅酸四乙酯的比例为1.68～3.7：0.53～1.44：1，氨水、去离子水和正硅酸四乙酯三者的用量可控制二氧化硅纳米微球的平均粒径；

其中，步骤(2)中的前驱液是柠檬酸、乙二胺；步骤(2)中的二氧化硅纳米微球的粒径在170nm到220nm之间；

其中，步骤(2)中的前驱液是葡萄糖；步骤(2)中二氧化硅纳米微球的粒径在230nm到240nm之间；

其中，步骤(2)中的前驱液是对苯二胺；步骤(2)中二氧化硅纳米微球的粒径在250nm到270nm之间；

其中，步骤(3)中复合纳米微球与无水乙醇的质量比例为1～5:100。

本发明提供了蓝色荧光光子晶体薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将正硅酸四乙酯与无水乙醇混合，再将去离子水、氨水、无水乙醇与之前溶液混合，在室温下磁力搅拌反应20小时，再用乙醇离心清洗三次即得；

(2)将步骤(1)得到的单分散二氧化硅纳米微球加入到制备发射蓝色荧光的碳量子点的前驱液中制备二氧化硅纳米微球/碳量子点复合纳米微球：在反应釜中加入一定量的柠檬酸、乙二胺、去离子水、二氧化硅纳米微球，置于180℃下反应5小时，冷却至室温，过滤除去下层大尺寸颗粒物，后用乙醇离心清洗三次即得；

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将步骤(2)中得到的复合纳米微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，在30℃静置至溶剂挥发完即得；

其中，步骤(1)中正硅酸四乙酯与乙醇的质量的比例为2～3:50；

其中，步骤(1)中去离子水、氨水、无水乙醇的质量的比例为2～3:4～8:40；

其中，步骤(1)中所用氨水、去离子水、正硅酸四乙酯的比例为1.68～3.7：0.53～1.44：1，

其中，步骤(2)中的二氧化硅纳米微球的粒径在170nm到220nm之间；

其中，步骤(2)中的柠檬酸、乙二胺和去离子水的质量比例为1:1:20；其中，所述二氧化硅/碳量子点复合纳米粒子悬浮液，其质量分数为1％至5％。

其中，步骤(3)中复合纳米微球与无水乙醇的质量比例为1～5:100。

本发明提供了绿色荧光光子晶体薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将正硅酸四乙酯与无水乙醇混合，再将去离子水、氨水、无水乙醇与之前溶液混合，在室温下磁力搅拌反应20小时，再用乙醇离心清洗三次即得；

(2)将步骤(1)得到的单分散二氧化硅纳米微球加入到制备发射绿色荧光的碳量子点的前驱液中制备二氧化硅纳米微球/碳量子点复合纳米微球：在反应釜中加入一定量的葡萄糖、去离子水、二氧化硅纳米微球，置于180℃下反应4小时，冷却至室温，过滤除去下层大尺寸颗粒物，后用乙醇离心清洗三次即得；

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将步骤(2)中得到的复合纳米微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，在30℃静置至溶剂挥发完即得；

其中，步骤(1)中正硅酸四乙酯与乙醇的质量的比例为2～3:50；

其中，步骤(1)中去离子水、氨水、无水乙醇的质量的比例为2～3:4～8:40；

其中，步骤(1)中所用氨水、去离子水、正硅酸四乙酯的比例为1.68～3.7：0.53～1.44：1，

其中，步骤(2)中的二氧化硅纳米微球的粒径在230nm到240nm之间；

其中，步骤(2)中葡萄糖与去离子水的质量比例为1:30；

其中，步骤(3)中复合纳米微球与无水乙醇的质量比例为1～5:100；

本发明提供了红色荧光光子晶体薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将正硅酸四乙酯与无水乙醇混合，再将去离子水、氨水、无水乙醇与之前溶液混合，在室温下磁力搅拌反应20小时，再用乙醇离心清洗三次即得；

(2)将步骤(1)得到的单分散二氧化硅纳米微球加入到制备发射红色荧光的碳量子点的前驱液中制备二氧化硅纳米微球/碳量子点复合纳米微球：在反应釜中加入一定量的对苯二胺、无水乙醇、二氧化硅纳米微球，置于180℃下反应5小时，冷却至室温，过滤除去下层大尺寸颗粒物，后用乙醇离心清洗三次即得；

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将步骤(2)中得到的复合纳米微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，在30℃静置至溶剂挥发完即得；

其中，步骤(2)中的二氧化硅纳米微球的粒径在250nm到270nm之间；

其中，步骤(2)中对苯二胺与无水乙醇的质量比例为1:100；

其中，步骤(1)中正硅酸四乙酯与乙醇的质量的比例为2～3:50；

其中，步骤(1)中去离子水、氨水、无水乙醇的质量的比例为2～3:4～8:40；

其中，步骤(1)中所用氨水、去离子水、正硅酸四乙酯的比例为1.68～3.7：0.53～1.44：1；

其中，步骤(3)中复合纳米微球与无水乙醇的质量比例为1～5:100；

实施例：

实施例1蓝色荧光光子晶体薄膜的制备

一种蓝色荧光光子晶体薄膜，包括单分散二氧化硅纳米微球和碳量子点，见图2；所述二氧化硅纳米微球的粒径为170nm，碳量子点的粒径为2nm。制备单分散二氧化硅纳米微球中所用氨水、去离子水、正硅酸四乙酯的比例为1.85：1.39：1。

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将2.08mL正硅酸四乙酯与50mL无水乙醇混合均匀，再将2.91mL去离子水、3.85mL氨水、40mL无水乙醇在混合均匀，在室温和磁力搅拌下混合上述两种溶液，连续搅拌反应20小时。反应后采用乙醇离心清洗三次即得。

(2)制备单分散二氧化硅/碳量子点复合纳米微球：将(1)中得到的二氧化硅纳米微球与0.42g柠檬酸、535μL乙二胺于反应釜中混合均匀，置于在180℃烘箱中反应5小时，其溶剂为去离子水。反应完后冷却至室温，采用乙醇离心清洗三次即得。

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将(2)中得到的复合微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，在30℃烘箱中静置至溶剂挥发完即得，见图3和4。

实施例2绿色荧光光子晶体薄膜的制备

一种绿色荧光光子晶体薄膜，包括单分散二氧化硅纳米微球和碳量子点；所述二氧化硅纳米微球的粒径为230nm，碳量子点的粒径为2nm，制备单分散二氧化硅纳米微球中所用氨水、去离子水、正硅酸四乙酯的比例为1.85：1.44：1。

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将2.08mL正硅酸四乙酯与50mL无水乙醇混合均匀，再将3.0mL去离子水、3.85mL氨水、40mL无水乙醇在混合均匀，在室温和磁力搅拌下混合上述两种溶液，连续搅拌反应20小时。反应后采用乙醇离心清洗三次即得。

(2)制备单分散二氧化硅/碳量子点复合纳米微球：将(1)中得到的二氧化硅纳米微球与1.2g葡萄糖于反应釜中混合均匀，置于在180℃烘箱中反应5小时，其溶剂为去离子水。反应完后冷却至室温，采用乙醇离心清洗三次即得。

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将(2)中得到的复合微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，在30℃烘箱中静置至溶剂挥发完即得。

实施例3红色荧光光子晶体薄膜的制备

一种红色荧光光子晶体薄膜，包括单分散二氧化硅纳米微球和碳量子点；所述二氧化硅粒径为250nm，碳量子点的粒径为2nm，见图5A和C，制备单分散二氧化硅纳米微球中所用氨水、去离子水、正硅酸四乙酯的比例为3.7：1.07：1。

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将2.08mL正硅酸四乙酯与50mL无水乙醇混合均匀，再将2.23mL去离子水、7.7mL氨水、40mL无水乙醇在混合均匀，在室温和磁力搅拌下混合上述两种溶液，连续搅拌反应20小时。反应后采用乙醇离心清洗三次即得。

(2)制备单分散二氧化硅/碳量子点复合纳米微球：将(1)中得到的二氧化硅纳米微球与0.9g对苯二胺于反应釜中混合均匀，置于在180℃烘箱中反应5小时，其溶剂为去离子水。反应完后冷却至室温，采用乙醇离心清洗三次即得。

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将(2)中得到的复合微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，在30℃烘箱中静置至溶剂挥发完即得。

实施例4蓝色荧光光子晶体薄膜的制备

一种蓝色荧光光子晶体薄膜，包括单分散二氧化硅纳米微球和碳量子点；所述二氧化硅纳米微球的粒径为190nm，碳量子点的粒径为2nm，制备单分散二氧化硅纳米微球中所用氨水、去离子水、正硅酸四乙酯的比例为1.68：1.31：1。

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将2.29mL正硅酸四乙酯与50mL无水乙醇混合均匀，再将3.0mL去离子水、3.85mL氨水、40mL无水乙醇在混合均匀，在室温和磁力搅拌下混合上述两种溶液，连续搅拌反应20小时。反应后采用乙醇离心清洗三次即得。

(2)制备单分散二氧化硅/碳量子点复合纳米微球：将(1)中得到的二氧化硅纳米微球与0.42g柠檬酸、535μL乙二胺于反应釜中混合均匀，置于在180℃烘箱中反应5小时，其溶剂为去离子水。反应完后冷却至室温，采用乙醇离心清洗三次即得。

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将(2)中得到的复合微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，在30℃烘箱中静置至溶剂挥发完即得。

实施例5绿色荧光光子晶体薄膜的制备

一种绿色荧光光子晶体薄膜，包括单分散二氧化硅纳米微球和碳量子点；所述二氧化硅纳米微球的粒径为240nm，碳量子点的粒径为2nm，制备单分散二氧化硅纳米微球中所用氨水、去离子水、正硅酸四乙酯的比例为3.36：0.97：1。

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将2.29mL正硅酸四乙酯与50mL无水乙醇混合均匀，再将2.23mL去离子水、7.7mL氨水、40mL无水乙醇在混合均匀，在室温和磁力搅拌下混合上述两种溶液，连续搅拌反应20小时。反应后采用乙醇离心清洗三次即得。

(2)制备单分散二氧化硅/碳量子点复合纳米微球：将(1)中得到的二氧化硅纳米微球与1.2g葡萄糖于反应釜中混合均匀，置于在180℃烘箱中反应5小时，其溶剂为去离子水。反应完后冷却至室温，采用乙醇离心清洗三次即得。

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将(2)中得到的复合微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，在30℃烘箱中静置至溶剂挥发完即得。

实施例6红色荧光光子晶体薄膜的制备

一种红色荧光光子晶体薄膜，包括单分散二氧化硅纳米微球和碳量子点；所述二氧化硅纳米微球的粒径为270nm，碳量子点的粒径为2nm，制备单分散二氧化硅纳米微球中所用氨水、去离子水、正硅酸四乙酯的比例为1.85：0.53：1。

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将4.16mL正硅酸四乙酯与50mL无水乙醇混合均匀，再将2.23mL去离子水、7.7mL氨水、40mL无水乙醇在混合均匀，在室温和磁力搅拌下混合上述两种溶液，连续搅拌反应20小时。反应后采用乙醇离心清洗三次即得。

(2)制备单分散二氧化硅/碳量子点复合纳米微球：将(1)中得到的二氧化硅纳米微球与0.9g对苯二胺于反应釜中混合均匀，置于在180℃烘箱中反应5小时，其溶剂为去离子水。反应完后冷却至室温，采用乙醇离心清洗三次即得。

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将(2)中得到的复合微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，在30℃烘箱中静置至溶剂挥发完即得。

实施例7蓝色荧光光子晶体薄膜的制备

一种蓝色荧光光子晶体薄膜，包括单分散二氧化硅纳米微球和碳量子点；所述二氧化硅纳米微球的粒径为220nm，见图5B，碳量子点的粒径为6nm，制备单分散二氧化硅纳米微球中所用氨水、去离子水、正硅酸四乙酯的比例为1.68：1.31：1。

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将2.29mL正硅酸四乙酯与50mL无水乙醇混合均匀，再将3.0mL去离子水、3.85mL氨水、40mL无水乙醇在混合均匀，在室温和磁力搅拌下混合上述两种溶液，连续搅拌反应20小时。反应后采用乙醇离心清洗三次即得。

(2)制备单分散二氧化硅/碳量子点复合纳米微球：将(1)中得到的二氧化硅纳米微球与0.42g柠檬酸、1270μL乙二胺于反应釜中混合均匀，置于在180℃烘箱中反应5小时，其溶剂为去离子水。反应完后冷却至室温，采用乙醇离心清洗三次即得。

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将(2)中得到的复合微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，在30℃烘箱中静置至溶剂挥发完即得。

实施例8绿色荧光光子晶体薄膜的制备

一种绿色荧光光子晶体薄膜，包括单分散二氧化硅纳米微球和碳量子点；所述二氧化硅纳米微球的粒径为240nm，碳量子点的粒径为6nm，制备单分散二氧化硅纳米微球中所用氨水、去离子水、正硅酸四乙酯的比例为3.36：0.97：1。

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将2.29mL正硅酸四乙酯与50mL无水乙醇混合均匀，再将2.23mL去离子水、7.7mL氨水、40mL无水乙醇在混合均匀，在室温和磁力搅拌下混合上述两种溶液，连续搅拌反应20小时。反应后采用乙醇离心清洗三次即得。

(2)制备单分散二氧化硅/碳量子点复合纳米微球：将(1)中得到的二氧化硅纳米微球与1.5g葡萄糖于反应釜中混合均匀，置于在180℃烘箱中反应5小时，其溶剂为去离子水。反应完后冷却至室温，采用乙醇离心清洗三次即得。

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将(2)中得到的复合微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，在30℃烘箱中静置至溶剂挥发完即得。

实施例9红色荧光光子晶体薄膜的制备

一种红色荧光光子晶体薄膜，包括单分散二氧化硅纳米微球和碳量子点；所述二氧化硅纳米微球的粒径为270nm，碳量子点的粒径为6nm，制备单分散二氧化硅纳米微球中所用氨水、去离子水、正硅酸四乙酯的比例为1.85：0.53：1。

(1)制备单分散二氧化硅纳米微球：先将4.16mL正硅酸四乙酯与50mL无水乙醇混合均匀，再将2.23mL去离子水、7.7mL氨水、40mL无水乙醇在混合均匀，在室温和磁力搅拌下混合上述两种溶液，连续搅拌反应20小时。反应后采用乙醇离心清洗三次即得。

(2)制备单分散二氧化硅/碳量子点复合纳米微球：将(1)中得到的二氧化硅纳米微球与1.2g对苯二胺于反应釜中混合均匀，置于在180℃烘箱中反应5小时，其溶剂为去离子水。反应完后冷却至室温，采用乙醇离心清洗三次即得。

(3)制备荧光光子晶体薄膜：将(2)中得到的复合微球分散到乙醇中，把经过王水浸泡过的载玻片垂直插入到悬浮液中，在30℃烘箱中静置至溶剂挥发完即得。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。