preparation of large-area 3d ordered macroporous titania films by silica colloidal crystal...
TRANSCRIPT
����� ������ �� �������� �� ������� ������ ��� ������ �� ����� �� � ������ �� ������� �� ��� �� ��� �� ���� �� ���� ����� �� ���� ��� �� ��� ������������ ��� ������� � ��������� �� !�" �� �� �� �� ��� ��� � �# $�%�� �������������� �� ��� ������ �� ������ �� ���� �� �� ��� ���� ����� �� ������� &� ������ �� �'���� '( ����� � ����� )�� �%���� ����� *�+� ��� +�� �,�� �� -./# 0�� ����� '��� *� ��1+ ��/ �� ����� �� ��� ������ �� ��� �'������� ����� ��� ��� � �# 2���� ����� �'������� ��� ������ �(���� �� ����� �� ��� �� ���� �����������# 3����� ��� �'������ ������� ��� ����������� ����� ������� ��� ������ ��� ��� ����� �� ��� �������� ���� � ��'� ��� ���������� �� ������� �����# 0� ������� ��� ����������� �� ��� ��������� ���������� � ������� ������� ��'� �� ������� ���� � ��� ������ ��'�# "�� �� �� ���������� ��'� �� ���� �� ���� �� ��� ����� �� ��� ������� ���� ��� ������� �� ���� �� �%��� � ����� � ��� ������# 2 �� �'�� ������������������ ���� � ��� ������� ��'� �� ��� �� ������� ��� ����������� �� ��(����� '����� ��� ��'� ����� �� ��� �������� ��'� �� # 2���� ��� �'�������� ��������� �� ��� ������ �� ���� �� ���� ������������ ��� ������ ��� �� �� ��������.� '( !45 *6������ 78 �� �4&/� 045 *6������ �5���� �5��� �4&� �� ��� 9:/� �� 437 *437����������� ������ �� ���045/#
;��� � � ,��( ��� ����
�<�= ># ?�� 6# >���� ����� ����� ����� �� @��#<�= 2# 6# 2�� ������� � ��� � ����� ��� A��#<�= &# &�� 5# B������ � &# 0# )��� &# !# 3C�'���� 6# ?# ����� :# )�����
!# ;���� ?# D# -��� �� ����� ����� ����� ��� �E+E#<+= �/ 2# 5# 5������� �# 5# 8��'��� � ��� � ����� ���� ���# '/ ># �# F�����
># -# 0���� $# ?���� �# !# 8��� G# B����� !# 0# 8��� ����� ���� � ����� ��+���# / ?# !# !��� -# ># 6���� ># �# F����� $# ?���� $# &# !����� F# ?#6��� �# !# 8��� !# 0# 8��� ���� ����� ����� �� ��+�#
<�= �/ $# ?���� ># -# 0���� ># �# F����� �# !# 8��� !# 0# 8��� ����� ���� ������ � � ;�@��+# '/ !# 0# 8��� ># �# F����� $# ?���� ># -# 0���� G# B������# !# 8��� �� ����� ���� ����� !� +���# / ?# !# !��� -# ># 6���� 8# 7��$# ?���� ># -# 0���� !# 0# 8��� ���� ����� ����� �� �A�E# / ,# 8# &����,# 3# !����� ?# 8# ;���� F# 8# ?���� ����� ����� "���� ����� ��� ��+@#�/ F# ?# 6��� F# ;# 3��� 8# 7�� !# 0# 8��� F# 8# ?���� �� ����� ����� ������ ��� ���E#
<@= ># ���� 8# ,# 8������ 5# !# &� �9���� ,# �# ?���� �# 5# 8��'��� ���������� "���� ����� � � ���+#
<E= ># ?�� 6# >���� ����� ����� "���� ����� ��� +�#<�= ;# !# ;����� #��$� ����� %��� E��#<A= !# !�������� 3# F���� ,# ,���� �� ����� ����� ����� �� ��AE#
<��= 6# ,# �# -������ !# �# 0����� ��&'� ����� %!� ���A#<��= 6# 5# 2H�(��� "# !������� 6# ;� ���� �# ������%� #��$� ����� %��� �@+#<��= 3# I������ 2# ���������� ?# 2# 3������ � ��� � ����� ��!� ��AE#<��= 6# 5# 2H�(��� 6# ;� ���� 5# ;C���� �� �� '� � ()*+'�, ���� �� �E�#<�+= �# &�������6�J����� ># 8�# B����� 2# 8������� -# 6���� � #��$� �����
%��� ��A#<��= !# �# 0����� ># )# ����� 6# ,# �# -������ 5# 8# -# &����� #��$� ����� %���
��A#<�@= 5# 0�������� ?# )# -��� 2# !��� ��� -# 0�������� $# &��'���� ,# 6# -����
># D# F��� 5# !������� )# 6����� ��� -# ?# )����� 3# ;# 5# ?����������� ����� ��-����� � �� �' ���� ����� ��� ��E#
<�E= ,# !����� ,# ���9� 5# 8# -# &����� ,# 8# -�������� ;# 0����� �� ���������� ���� �� ���A#
<��= F# 8# ?���� ;# 6# &��� ,# 8# &���� ,# 3# !���� ���� ����� ����� �� ���#<�A= F# 8# ?���� F# ;# 3��� ;# 6# &��� F# &# B��� ,# 8# &���� ����� ����� "����
����� ��� ��+A#<��= F# ?# 6��� F# ;# 3��� �# 5�� F# 8# ?���� �� ��� ����� �' � ����� �!�
���E#<��= -# ># 6���� F# ?# 6��� 8# 7�� 7# -# ���� $# ?���� �# !# 8��� !# 0# 8���
���� ����� ����� %� ��E#<��= �/ -# ,# 3��� 4# ?# ?���� ># F# 8�� !# !# ���� �# 5# 8��'��� #��$� �����
%��� E@A# '/ ?# D# -��� !# !# ���� D# D# 8�� ># 3# -�� � ��� � ���� �������E#
�� ������� �� ���������� �� ������������ ����� ������ !�"#� $% &�"��� '�""����"'�%���" �# "�����
B( �$��� .$��� ���'�� ������� $�K/�'0�� ��������+ �1���0� 2��0+��0 3$� �� 4'54�� 6$'�0
����� ��� ������ �����������( �� ��� ���������� ���������� �� � ������( '��� ��� �� �%����� ��( '����� �� ������ � ����������� �� ������������ ����(���� �� ������ ������������#<���= 2 ���'�� �� ����� � �� � '��� � ����� ��� �����'������� ������� ����� ��� ��� �������� ���������� ������� �� �(����� ��� � �� � ������ �� �������� ����# 2������� ����� �� �(���� ��������� ���� �� � '��� ��� � ���(�������� �� �(����� ��� ����'�� ��� ����� ���( ���� ��# -�� ������������ ���L�����( ����� ����� �����9��� �� ��� �� ���� �������9� ��� ���� � ����� �����( �� ��9� �� ��� ������#2������ ������( ��� �������� �� ����� ����� �� �(�����������(� �����# 2������� ��� ���� �������� �� 9��� ��� ������ �������������� ��������<+��= �� �� � ��( ��� �� ��� ��'�������� �� ���� ����������<@�E= ��� ���������� �� ��� ��'�������� �� �� ���� ����� ��������� �� �������( ������ �� �� �������� ���� �� �� ������# B( ����� ����� ����� �� �(����� ������������ �� '( �� ��(��� ��� �������������� �� ���� ������ ���� � �� � ���������( �'����� �����( �� ��� ����������� ������� ����� � �� ����� �����# G� �� � ��� ��.� �� �������� ������� �� ���� ��� ���������� ��� ��9�� ��� ������� ��������.����� �� ���������� ��� ������#������ �� ���� � �(���� !45 ������ ����� �� ��� ����# G�
�� ����� ���� ��� ����� ������� �� ��� ��������� �� � �����(�� ��� ���������� ��������# G� �� � ��� � ������� �� ������ ������ �� �%��� � �� ��� �� � �� ����������� ���
���� ����� ����� �� $�# �� ,�����( � � ���� ?G84>�:�- :����� &�'- M ��# )&�2� ?������� �A���A@+�N��N�������E� O �E#��P#��N� E�
���
�����
����
�
QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ
�<K= 6���# !# B� ������ 6���# &# B� ��� 6���# :#�:# 0�����
3J��������� � 6�(��L�� �� R2���������I�� �����J � 5�����5������ $B� 4�2 �4A *���� �/4������ '� ����S�������#�
3�# !# 8# )���� 6���# 7# �# -�!������� G�������� �� �������� ������� 2� ��( �� !�������A� 3���%� ;�� � !������� ������ *6; �����/
6���# ;# B�C����6�(��� 3���������� 5���� 2������ I�� �����(!�9 ����� $B� 4+8 �4+ *���� �/
a) b)
���# �# !45 ������ �� ���������� ������� ����� ������� ��� ��A �� �������� ����� �������# 0�� ����� ��� ������� �����9 �� ��� ��# �/ 0�� ��T '/ ����������#
���� ��������� ���� ����� �� ������ �� ������� ����������� ������ ������������ ������� ��� ������# ������ �' �� �������������� ����� �� ��� ������� ������ ��� �� ����� ����� �� � ������ ����� �� ��� ��'������# G� ���� �������� ������� ����� �������� ��� '��� ������ ��( ���� � ���� ��� ��'����� '( ��� ��9����'��� ������ ������#������ � �� ��� 7;3 ������� �� ��� ���������� ����# 0��
'��� ��������� ���9 '����� ��� �� ��� �������� � ����� ����� ��'������# 0�� ������� ���� ���� ��� ����������������� �������9 �� ��� �(������.� �� ������� �����( ��������� �� � ���� ���'�� ���������� �� ����J��������0��"A# ?� '���� � ���� ��� ������ ��( '� ��� �� ����� ������������ ������ �� �� ���%� �� ������ �� ��� ���� �� �����������# B( ��������� ��� '��� ����� �� ��� ���9� � �'����� �� � ����� �(���� ��.� �� �+ ��#
���# �# 7;3 ������� �� ��� ���������� ������� ����� *��)� �� ������ �� �������� �� 7 U +� ���*�/N�/# V�W �� V�W �� ��� ������� �� ���� ��� ��������� ����J�� ���9�� ������� ��(# 0�� ��������� �� � ����� ��'������ ������ ����� �� ��'����� ���� ��� ���#
0�� ��.� �� ��� ������ ��9�� �� ���( �� ������� ��� ����������������# ������ � ���� ��� ������������ ������� �� ������� ������� �� ������ ��� ���# 2 �������� ������������� �� ����� @@� �� ��� � � �� �� A� �� �� '� �'���� � � ��� �������� � �� ��� ������� B���� ����������� ��� �������� ��� �� ���� ����� *���/ ������ �� ��� ����������� ��������# ������� ��������.����� �� �� �������� �� ��� �� �� ������ ���� ����������� �'��� ��� ������� '�� �����������#
���# �# 0����������� ������� �� ������ ��� ��� �� ��� ���������� ������������#
G� ����� '� ���� ����� ������ �� ���(��� ������������� ��� �� ����� ����� �� �(����� �� ��������� �� ������������( ����� � ��� �� ��� �������� �� ��� ��.� �� ��� ������ ���������� ����# 0�� ���� ������ ��� ��� ����� �
���������� �� ����� ���������� �� ��� ��� ������� ���������� ������������# ?��� ���� ��������� '����� ����������������� ��� �������� ���'����( �� ��� �������� �� ���� ����'�( ������ � ��� ����� �������� ��� ��������( �� ����������� ����� ��� ������� ������� ����� ������#0������ ��������� '����� ��� �� �� ��� ��� �(�������.����� �� ����������� �� ��� ��������� ������� ���������� ���� ��� �� �# 0��� ���'���.�� ��� ���������� ��������� ������ ���( � ��� ������ ��� ����� ��� ��%� �������������������� ���� ��������� ��� ������������ ����� ��� ��� ��# !���'���.����� �� ��� �� ���� �������9 ����� ��� ����� ��������� �� '� ���� � ����� ��� ������ ������ ���� 9������� ��� ������� '�9'��� �����# "� ��� ����� ��� � �����(��� ��� ���������� ��������� ��� ��9� ���� ������� ��� ������������ �������� �� ���� ���'�( ����� � �������� ������� ����� �� �������� ���� �������� ��� ���� ��( ����� �� ���� �������9# 5���� ��� ���� �� �� ��� ������������� �� �������( ����� ��� '( ��� ������ ���������� ��� ��� ���� ��� � ���������� �����9��� �� ����� ���� �������9 �� �� ��� ��� �� ��������� ����� ������� �� �� ��� ���(��� ��������#G� ����� ���� '� ���� ���� ���� ������ �� ����� �����
������ ��'��� �������� ��� ��( �����( ���� �� ��� ������� ��� � �%� ��� � � ���� �� ��9����'��� ������ �������� ���� � ��� ����� ��������# >��� ������� �� -� ��������� ��������� ��������� ���� ���� ��� ����� �������� ��( ������� � ��� ����� ��'������� ��� ��( ���� ��� �������������� �� ����� �� ���� ��� ��'������#G� ������(� '( ����� � ����� ����� �� ��������� � �� �
��� �� �����( �� ��� ���������� ������� ����� � �� ������ ���� ������� � ��������������� ������� ������# 0�������9��� �� ��� ���������� �������9 �� ���� ���� �X �� ��� ������� ����� �%��� � � �� ��� �� � �� ����������#0�� 7;3 ������� ���� ���� ��� ������ �������9 ��������� �����(��������� �� ������� ��%� ��� � ����J�������� ��0��"A# 0�� ������������ ������� ���� ���� ���� ���� ��������� ������� '�� ��� ����������#
8*���������
0�� ����� ����� �� �(���� �������� �� ��� ���� � ����� ������� � ����� ��� ��� � �����'�( ������ <�=# 5��� ������� ����� ������� �� ��A �� ������ # 0�� ��������� ���� �� ���� ������� *��� ��� � � �� @�� ��/ �� ���� �������9� '����� ��� ����� �������� ��� ��� ���( ������� ��� ����R� �����������'����( '�� ���������� ��� ����� ���� �� �� ���# ��� ������������� � ���������������������� ������ �� ��� # ������ ��� ��� �� ������� '( ��%��� �������� ��������������%� � *00G6/� ���( ���� �������� ������������� *342/� �� ������.� ���� ��� ����� ������ �� ��+���#@��#�# 0��� ��� �(�������� ��������� ���� ���� �� ��� ��'������� �� ������� ���� ��� ��� ��� � ��� ����� �� �� ��������( ������ ��� �������� ��������� ��� �� � �� ��� ��������# &������� �� ������ �� ��� �� � ������� ������( ����� ��� �������� �� ����� ��� *��� ���� ���� ���� �� �#� �� ���/# B��� ��� ��������� ���� �� ��� ����� ���� ���( ��( ��������� ����� �� ���� ������������ ������ <A=# 0�� ��������� ����������� � �� ������� �� �(������.� '( ��������� �� ��� ��# ?� ������� ��� (���� ��������������� �� ��������� �� �� �� ����� �� ������ ��� ������������ �� � ����������� ������ �� ������� <A=# 0�� ��������� ������������ �������� �� �������� �� � ��� *@� ��/ �L����� $�"- �������� *��X/ ��� �+ � �� �� �� ������ � ��� ����� ��������#
;��� � � ,��� �� ��������� ������� !�����'�� �E� ����
E+ � ���� ?G84>�:�- :����� &�'- M ��# )&�2� ?������� �A���A@+�N��N�������E+ O �E#��P#��N� ���� ����� ����� �� $�# �� ,�����( �
���
�����
�����
�<�= 4# >�'���� ���� ����� ���� "���� ���� � � ���A#<�= ># 7��� B# &����� ># >��� ># 8�� ���� ����� ����� �� @A�#<�= "# 3# :��� � 4# ?# )����� ���� ����� ����� �� ���#<+= ;# 5�(����� ,# ;�L����� ,# !# 5�(�� �# 8Y��.� 2# ������� -# 5Z���.�
�#5�������� 8# :[.L��.� 5# -���� �� 2# B��������� ����� ���� �� ��E#<�= !# 8# )���� ># F����� :#�:# 0������ 7# �# -�� ����� ����� � ����� �!� �A#<@= -# 5����.� 2# B����� �# 5�������� �# 8���.� ����� ���� � ����� ��� ��@�#<E= ># 2# :���� � :# $# 2���� � "# F# )����� � 2# 2# )���(���9��� :# $#
B������� � 2# :# 6��9���� � ����� ���� � ���� ��� �� ��E#<�= 6# ,����� ,# �# B������� )# !# -���� :# 8# ��� ��� ����� ����# ����� �
����#<A= !# 8# )���� &# B� ��� !# B� ������ 7# �# -�� :#�:# 0������ ����'����� #
&�"������#$"�� &������ ������� �� (����%'�""����" '�%���"�))
B( 4������ .����� �� /�'++�� �� )9��K
!����� ������ �������� �� � '��� ������ �� ������ �/ ������� ����������� �� ����� � ����(� ��� �����%��� ����� �� ������ �� �(������<���= ��/ ���������� �� �� ���� ����������� ������������ ����������( ������ ��� ��� ��������� �� �� �(��� ������� �� �(������<�= �� ���/ ����� ���'��� �� ��������������� ������������( ������� �� ��� ���� ����������( ���� ����� ����� �� �(����� ����������( ����� �� ��� ������B���� ��������� ��� ��������� ����������� �� ��������#<+��=
3������ ������ ���������� �� ���� � '( ����������������(<@= �� ���� ����������(�<��E= ���� ���������� �����'�( ����������� �%���� ��( ����� ����� ������ ������ ��������'( ��� �����L��� �� �� �����������<�= �������� ����� ���� ������������<���= �������� ��<A= ������������<+= �� ����� � ��������� �� �� ����������'�(#<�= G� ���� ��9 � ��� ��������� � ��������� �� �� �������'�( �� '����( ����������� �� ���� ������� ����������� ��� ����� ��.� ������ ����� �� ��%�������( �������9� ������(��� �� ������������ ��� � ����������� ������� �� ����� ������� ������� ����� ��� ������� ������ ������ ������� �� ����������������� �� ��� ����� �������R ������# 0�� ����� ������ ����������� ���� � ���� ��.� �� ����������� ������ �� ��� ���������� �� �� ����� ��'��# 0�� ��������� � ������ �� ��������� � ��������� ������� ���� ��� ��� ����� ���� �� ��� �'����(�� ���� �� ��� ������ ���� �� ����� ��'�(� ������ ��� ����������'�� '����( ����� �� �(���� ����� ����� �������������� � ����� �������( �� �� ���������� �����# 0�� �� �(��� ��'����( ����� �� �(����� ����'� ������ ��( ��� � ������ ����������� ��� �������.� ����������� �(���� �����<�= ��������� ���������������(� ���������� ������ �� ��� ��� �������������� �������#
0�� '����( ��%����� ����������'�� �� ��� �%��������� �������� �� ����� ������ ��( ����� ���(��(���� *6!/ ����% �� ��� ������� ������ ��( ����� ����� �� 6! ����% �������# G�'��9 ��������� ����� ������� �������( ����� ��� ����� �� ����� �� ������������ ��� *������ \ �#��/ �� ����������'�( �������� ����������� ��9�� ����# 8��� �� � ������( ���� ��������� �������� �� ����� ���� ���� ��� '����( ��%����� �� ���� � ���� ��� ��������� ���������� �� ��� '�����# !���������'�( �� ���� � �� ��� ��9 '( �� ��� � ������ �����������<�����= ���� ������� � ��������� ��� � �� ����������� ��� ������� �� ��� ������� �� ��������� �� �� ��� �����(�# ��������( ����� �� � '��� ���� �� '� ��������'�� ������ �� ������<�����= ���� �� �������� ����� �� ����� ��� ������������� ����� ����� ���( ����� ��'����( �� ��� ������������ ����� ��� �����'�(#<��= -���� ������ ��( ����� ������� �� � ������ ��( ����� ��'������ *����� ��� �/ ��������.� # 3�������� ����� ����� �� ����� �� ��%����� ������ � ����� ��.� �������(<����+= ����� ��� '� ��� �� � ������'����� ����� �� �� ��� ��( �� ����� ������ ��������������� �� ��� ��9 *�! \\ ����/#<��=
2 ���� ���'�� ���������� �� ������ ��������� �� �� ����������� �� ����� �� ��� ������ ��� ������� ������ ��.�� �����'����� ���� ���� ��� �� +������ �� ��� �����<��= �� �� ��������� �� ��� 6! ����%# ?� ��� �'�� �� � ����� ���� ����������� '( ����� �� �������� �� �������� ��� ���� �� �������� ��������� �� ���� �� �� ���������( ������ ��� �� �����������# 0��� ����� �� �� �'���� ������� '����( ����� �� ����������� ����� �� ��� ���� �� � �� �L���� ����������#"���� � ������� �� ���� ������ '�� ������� ��������������� ��� ��� ���� �� �������� ��������� ����� ���� ���'�(�� �� ���� ����� ���� �� ���� �(� �� � ����� ����� ���������� � �� ���������� ��������� �� ������#G� ��� '����( ����� �� �(���� ����� �� �'����� � �����
������� ��� ���� �� '� ������ �%���� ��( �� ����9��� ������� ����� ��� ������ ������ ������� ����� '( � ������(���� �������9� ����� �������# 0�� ������ �� ��� ���� ��9� ����� ������ ��(�� �������� �� �(��� �� � ����� �����'�� �������������� �� ����� �������� ������������ ����� '����� ������ H������ ������� �� ������� '�� ���� ����� ����������# 0������������ �� ��� ������� �� �������� '( ��� ���� ������� �� ����� ������ ��.� ����� *�!N8/ �� ��� �� ����� ������ �������� �� ��� ���������# ;����������� � �%������ �� � ����'�� �� ������ �(���� ��� �� � '��� � ������� '( �(������� �������� �� ����� ������ ��.�� �� ������������� ��� ������(� �� ������ �# G� ��� ���� �� ������ *���# ���/� �L���������� ���������� �������� �� ������� �� �� ����� ������� ��� ������.� �%���� ��( �� ������������ �����# 0��� �(�� �� ������� ���'��� � �� ������ ��( �� �! �� ��� �!N8 �� ��� ����� �����#��� �� �#�E�# G� ������ ��� ��� ���������� �������� ��� ������������� ��� �!N8U �#���� ���� ��� �!N8 \ �#���� ��� ��������������� ������� ��� ��������( �������� # ��� �!N8U �#�������������� �������� ��� ��� �������� ����������� �� �������� ������� *���# ��/� ��� �!N8U �#��� ���� ������� �� ��%������ ��� ������� ���������� ������������ *���# �'/� ���� ���!N8U �#�E�� ������� �� ��� ��� �%���� � ��9��� ������� ������� ������� *���# �/#
���� ����� ����� �� $�# �� ,�����( � � ���� ?G84>�:�- :����� &�'- M ��# )&�2� ?������� �A���A@+�N��N�������E� O �E#��P#��N� E�
���
�����
����
�
�<K= 6���# &# 2# ".��� 3�# :# )����
5�������� ��������( ;������ &������������( 3���������� I�� �����( �� 0�������� !�# &����� !�#� 0������� "������� 5�! �-@ *���� �/4������ ��.��S���#��������#�
<KK= &# 2# "# �� &� ������� �� ���� � ;������ ����� �� 5�������� ���������(# ��� ��� �� ���� ��9 '( ��� $������ !����� �� 4���������� ;������� ������ �� ���� � �� ����( ��������� # ?� ����9 2# 2����������� ����'�� ��������� �� ��������� ��� ��� ��������� �������������� �# $��' �� !# B��� ��� �%���� ����������� ��� ���� ��������!45#