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有机-无机杂化复合材料兼具有机及无机功能基团各自的性质和功能，可以通过结构控制实现性能的优化，由于优异的性能广泛应用于各个方面。本文基于有机-无机杂化材料的结构与其光学性能的关系，在具有优异性能的光学薄膜的开发方面进行一些探索性研究。通过具有中空结构的纳米颗粒构建具有超低折光指数的减反射膜；通过制备纳米氧化物颗粒并均匀分散到聚合物中构建具有高折光指数的材料；并结合有机硅材料的性能开发一些具有特殊形貌和优异性能的有机硅材料。本文的主要研究内容主要包括以下几个方面：
1.中空二氧化硅纳米颗粒构建超低折光指数薄膜
通过聚电解质聚丙烯酸胺分散到无水乙醇中形成纳米乳胶颗粒作为模板，氨水作催化剂水解正硅酸乙酯在模板表面沉积制备核-壳结构的纳米二氧化硅颗粒，颗粒干燥后模板聚丙烯酸胺凝胶干燥收缩于空腔内壁形成中空二氧化硅纳米颗粒。研究了中空纳米颗粒粒径、分布及其结构的影响因素，该方法制备的中空二氧化硅纳米颗粒在玻璃表面形成的单层纳米颗粒薄膜，并研究纳米颗粒薄膜减反射效果与薄膜透射率的关系。
2.二氧化锆纳米颗粒构建超高折光指数纳米粒子薄膜
本研究通过一种改进的水热法合成了粒径在20-30nm之间的二氧化锆纳米颗粒，粒径非常均匀，晶体为单斜晶。并且所制备的二氧化锆颗粒无需超声等机械剪切作用即可直接分散到纯净水中形成均匀、稳定、透明的纳米粒子溶胶，该纳米粒子溶胶与水溶性聚合物PVA复合形成透明的有机-无机薄膜，研究了ZrO2纳米颗粒的含量与薄膜折光指数以及薄膜透光性的关系。
3.具有中空结构的有机硅烷微球的制备
采用一种简单的方法，将两种硅烷前驱体MTMS与TEOS以一定的比例混合滴加到缓慢搅拌的氨水溶液中，不需要模板即可自动形成粒径均匀的外表面类似高尔夫球的中空结构的颗粒。通过颗粒结构组成研究发现该颗粒为有机-无机杂化的结构，内部为无机的二氧化硅，外部为有机硅倍半氧烷。通过研究制备过程各因素对颗粒形貌的影响提出了该中空皱褶结构的形成原因，两种硅烷前驱体的水解缩聚产物由于表面性质的差异，导致反向迁移最终形成表面皱褶、内部中空的结构。
4.带活性基团的中空有机硅烷微球的合成
采用一种简单的方法制备了表面带有丙氨基官能团且具有中空结构的有机硅烷微球。将氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯的混合物在纯水或氨水溶液中水解缩聚，由于APS水解后得到的羟基可以通过APS间的缩合反应形成不同尺寸的聚合体，正硅酸乙酯在纯水中的水解产物在聚合体表面聚集形成颗粒，颗粒干燥时囊泡收缩形成中空的有机硅微球。