發(fā)布時(shí)間：2018-04-19 03:16

  本文選題：非線性光學(xué) + 卟啉　； 參考：《江南大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在過(guò)去的二十年間,納米尺寸的碳同素異形體得到了科學(xué)界與工業(yè)界廣泛的關(guān)注,其中包括零維富勒烯C60,一維單壁或多壁碳納米管(SWCNTs/MWCNTs)和二維石墨烯。這些納米材料所共同具備的sp2型碳原子六方晶格賦予了它們優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)性質(zhì),成為很多高科技領(lǐng)域的候選材料,比如在電子/光學(xué)領(lǐng)域,催化,納米醫(yī)學(xué),以及制作納米反應(yīng)器等等。通過(guò)表面功能化,我們可以進(jìn)一步在碳納米管、石墨烯材料中引入新的性能,使其具備更多的應(yīng)用潛力。以光電活性有機(jī)染料卟啉共價(jià)功能化碳納米管或石墨烯不但可以有效改善碳納米材料的溶解性,還能夠結(jié)合卟啉和碳納米材料兩者本身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。本論文工作圍繞卟啉共價(jià)修飾的非線性光學(xué)復(fù)合納米材料開(kāi)展了兩個(gè)方面的研究。在第二章節(jié),我們?cè)O(shè)計(jì)、制備出三個(gè)新型卟啉/單壁碳納米管復(fù)合材料,并研究了卟啉上不同取代基團(tuán)對(duì)該類(lèi)型復(fù)合材料非線性光學(xué)性能的影響。這三個(gè)材料在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別僅僅在于與碳管成對(duì)位、卟啉外端的取代基團(tuán),分別是中性的苯基、拉電子特性的4-氰基苯基以及供電子基4-N,N-二甲基氨基苯基。對(duì)三個(gè)材料的表征,分別采用了穩(wěn)態(tài)紫外吸收光譜,穩(wěn)態(tài)熒光,傅里葉紅外和拉曼光譜,掃描電子顯微鏡(SEM),透射電子顯微鏡以及熱重量分析技術(shù)(TGA),這些測(cè)試結(jié)果充分證明了卟啉分子是以1,2,3-三氮唑作為連接橋的共價(jià)修飾方式連接到單壁碳納米管上,而不是通過(guò)非共價(jià)連接的方式。我們使用開(kāi)口Z-掃描技術(shù),在532 nm、4 ns激光條件下對(duì)三個(gè)材料做了非線性光透過(guò)率實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)拉電子的氰基和供電子的二甲基氨基對(duì)于提升復(fù)合材料的光限幅性能都起了積極的作用。研究分析表明這主要是由于這兩種基團(tuán)的引入能有效增加卟啉部分的反飽和吸收能力,此外,二甲基氨基能夠更加明顯地改變卟啉的激發(fā)態(tài)和反飽和吸收過(guò)程,對(duì)復(fù)合材料的光限幅性能提升作用最大。這一研究發(fā)現(xiàn)可能會(huì)為在光電子領(lǐng)域中設(shè)計(jì)更好的非線性光學(xué)材料提供有益的指導(dǎo)。在第三章節(jié),我們?cè)O(shè)計(jì)、制備了兩個(gè)新型的卟啉共價(jià)融合還原氧化石墨烯邊緣的復(fù)合材料(RGO-TPP1,RGO-TPP2),并在800 nm飛秒激光波長(zhǎng)下表征了近紅外超快三階非線性光學(xué)性質(zhì)。這種復(fù)合材料的制備是將在?位修飾了鄰二胺基的金屬卟啉與具有鄰苯二酮基的氧化石墨烯通過(guò)縮合環(huán)化的方式形成吡嗪環(huán),然后原位還原得到卟啉以全共軛的吡嗪環(huán)作為連接橋融合到石墨烯邊緣的新型復(fù)合材料,其中采用的兩種卟啉分別是:2,3-二氨基-5,10,15,20-四苯基銅卟啉(TPP1)和2,3-二氨基-5,10,15,20-四苯基鎳卟啉(TPP2)。另外,為了與傳統(tǒng)的表面功能化石墨烯復(fù)合材料相對(duì)比,借助了經(jīng)典的酰胺化反應(yīng)將在?位點(diǎn)修飾了一個(gè)氨基的2-氨基-5,10,15,20-四苯基銅卟啉(TPP3)與氧化石墨烯上的羧基反應(yīng)然后再原位還原,從而制備出一種單線共價(jià)連接形式的卟啉共價(jià)功能化的石墨烯基納米復(fù)合物(RGO-TPP3)。對(duì)于新型材料的表征,我們分別采用了穩(wěn)態(tài)紫外吸收和熒光光譜,全反射紅外和拉曼光譜,X-射線衍射,SEM,原子力顯微鏡和TGA進(jìn)行全面的測(cè)試,證實(shí)了RGO-TPP1和RGO-TPP2中卟啉通過(guò)新形成的全共軛型吡嗪環(huán)成功的融合到了石墨烯邊緣。借助于開(kāi)口Z-掃描技術(shù),測(cè)試了它們的超快的非線性光學(xué)性能,RGO-TPP1,RGO-TPP2,RGO-TPP3均表現(xiàn)出了反飽和吸收特征,這歸因于卟啉分子優(yōu)異的雙光子吸收能力和其與石墨烯之間有效的能量或電子轉(zhuǎn)移;此外,兩種新型材料RGO-TPP1和RGO-TPP2的反飽和吸收能力明顯更強(qiáng),其中RGO-TPP2的反飽和吸收最明顯,具有最優(yōu)異的光限幅性能。這種新型材料不但可以被用來(lái)制作超快的光限幅器件,而且是作為新的催化材料、納米醫(yī)學(xué)材料的候選材料。
[Abstract]:In the past two decades , nano - sized carbon allots have been widely paid attention to by the scientific community and industry , including zero - dimensional fullerene C60 , one - dimensional single - wall or multi - walled carbon nanotubes ( SWCNTs / MWCNTs ) and two - dimensional graphene .

【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;O613.71

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳創(chuàng)天,吳柏昌,江愛(ài)棟,尤桂銘;A NEW-TYPE ULTRAVIOLET SHG CRYSTAL——β-BaB_2O_4[J];Science in China,Ser.B;1985年03期

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本文編號(hào)：1771337