發(fā)布時間：2017-10-13 00:20

  本文關(guān)鍵詞：Keplerate型多酸—卟啉—鋅鋁水滑石復(fù)合薄膜的制備及其三階非線性光學(xué)性質(zhì)

  更多相關(guān)文章： Keplerate型多金屬氧酸鹽 卟啉 水滑石 三階非線性光學(xué) 薄膜

【摘要】：多金屬氧酸鹽(POMs)是由前過渡金屬離子通過氧連接而形成的一類多金屬氧簇化合物。其中,Keplerate型Mo-O基多金屬氧酸鹽離子由于其特殊的結(jié)構(gòu)在強光下容易發(fā)生極化作用,產(chǎn)生較好的非線性響應(yīng),在非線性光學(xué)領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。作為重要的有機非線性光學(xué)材料,卟啉分子具有較大的π共軛電子的大環(huán),因此它具有較高的非線性光學(xué)系數(shù)和很短的光電響應(yīng)時間。水滑石類功能性插層材料因其二維結(jié)構(gòu)的特異性,層板具有豐富的正電荷且分布均勻,已經(jīng)在光學(xué)材料領(lǐng)域內(nèi)有了廣泛的應(yīng)用。因此我們希望通過以靜電力為驅(qū)動力的層層自組裝法(LBL)可以將具有非線性光學(xué)響應(yīng)的陰離子與相應(yīng)的陽離子進行組裝,來得到三階非線性光學(xué)性質(zhì)更好的非線性光學(xué)薄膜材料。本論文選用鋅鋁水滑石(Zn2Al-LDH)、(NH4)42{Mo132-Ac}、(NH4)60{Mo132-Ac-SO4}、 (NH4)72{Mo132-SO4}(記作{Mo132-L}(L=Ac,Ac-SO4,SO4))系列多酸、四(4-磺酸苯基)鋅卟啉(ZnTPPS)以及四苯基卟啉高氯酸鹽([H2TPP](ClO4)2),通過層層自組裝法制備了多種不同層數(shù)的復(fù)合薄膜并進行了表征。之后采用納秒激光脈沖光源,通過Z-掃描法對復(fù)合薄膜的三階非線性光學(xué)性質(zhì)進行了研究,主要研究成果如下：1.將剝離后的鋅鋁水滑石Zn2Al-LDH與含有醋酸根基團的Keplerate型M0-O基多金屬氧酸鹽陰離子{Mo132-Ac}通過層層自組裝法(Layer-by-Layer)制備出新型水滑石多酸插層復(fù)合薄膜,組裝過程通過紫外吸收光譜監(jiān)測表明復(fù)合薄膜層層均一生長。通過掃描電鏡、原子力顯微鏡、光電子能譜等表征方法證明復(fù)合薄膜具有光滑平整的表面形貌且多酸結(jié)構(gòu)在水滑石層間穩(wěn)定存在。多酸水滑石復(fù)合薄膜(Zn2Al-LDH/{Mo132-Ac})n的Z-掃描結(jié)果顯示,復(fù)合薄膜具有比多酸溶液更顯著的飽和吸收和自散焦的性質(zhì),并且隨著組裝層數(shù)的增長而增強(n=24時χ(3)值達到1.99×10-11esu)。2.通過層層自組裝法將剝離后的鋅鋁水滑石Zn2Al-LDH與可溶于水的卟啉化合物ZnTPPS組裝制備成復(fù)合薄膜。整個過程通過紫外吸收光譜監(jiān)測,表明薄膜層層均一、有序生長。接著,通過掃描電鏡、原子力顯微鏡等表征方法證明復(fù)合薄膜具有光滑平整的表面形貌且卟啉分子是以大環(huán)平面垂直于在水滑石納米層片在層間排列。最后,對不同層數(shù)的(Zn2Al-LDH/ZnTPPS)n復(fù)合薄膜進行了三階非線性光學(xué)性質(zhì)的研究,三階非線性極化率χ(3)值隨著層數(shù)的增加而增大。Z-掃描開孔曲線結(jié)果顯示復(fù)合薄膜中由于激發(fā)電子被表面態(tài)捕獲產(chǎn)生于ZnTPPS溶液的反飽和吸收性質(zhì)相反的飽和吸收性質(zhì)。3.合成并表征了{(lán)Mo132-L}(L=Ac,Ac-S04,S04)系列Keplerate型多酸,通過層層自組裝法與四苯基卟啉的高氯酸鹽([H2TPP](C104)2)組裝制備出卟啉/多酸型的復(fù)合薄膜(H2TPP/{Mo132-L})n(L=Ac,Ac-SO4,SO4)并進行了紫外吸收光譜、掃描電鏡、原子力顯微鏡等表征。在通過對復(fù)合薄膜三階非線性光學(xué)性質(zhì)的研究后,我們發(fā)現(xiàn)三階非線性極化率χ(3)值隨著層數(shù)的增加而增大,并且在{Mo132-L}球簇中不同配位的酸根陰離子對三階非線性光學(xué)性質(zhì)的大小有著影響,當(dāng)(H2TPP/{Mo132-L})n(L=Ac,Ac-SO4,SO4)復(fù)合薄膜n相同時,χ(3)值的大小順序為χ(3)(L=Ac)χ(3)(L=Ac-SO4)χ(3)(L=S04)。通過電化學(xué)的方法測得循環(huán)伏安曲線后,對多酸溶液以及[H2TPP](ClO4)2溶液的分子軌道理論的分析,發(fā)現(xiàn)與復(fù)合薄膜的χ(3)值大小規(guī)律一致,并正比于[H2TPP](ClO4)2與多金屬氧酸鹽的LUMO能級差△E([H2TPP](ClO4)2-POM)。
【關(guān)鍵詞】：Keplerate型多金屬氧酸鹽 卟啉 水滑石 三階非線性光學(xué) 薄膜
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O437;O484.1
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 緒論15-29
• 1.1 非線性光學(xué)研究背景15-18
• 1.1.1 非線性光學(xué)材料概況15
• 1.1.2 非線性光學(xué)理論背景15-16
• 1.1.3 三階非線性光學(xué)性質(zhì)測試方法與理論計算16-18
• 1.2 多金屬氧酸鹽在非線性光學(xué)材料中的應(yīng)用18-20
• 1.3 卟啉在三階非線性光學(xué)材料中的應(yīng)用20-23
• 1.3.1 簡單對稱卟啉及金屬配合物21-22
• 1.3.2 卟啉聚合物22
• 1.3.3 基于卟啉的雜化物22-23
• 1.4 水滑石在光學(xué)材料中的應(yīng)用23-26
• 1.5 插層復(fù)合材料在非線性光學(xué)材料中的應(yīng)用26-27
• 1.6 課題的選題思路、內(nèi)容和創(chuàng)新點27-29
• 第二章 (Zn_2Al-LDH/{Mo_(132)-Ac})_n復(fù)合薄膜的制備及其三階非線性光學(xué)性質(zhì)29-41
• 2.1 引言29-30
• 2.2 實驗部分30-33
• 2.2.1 實驗藥品及測試儀器30-31
• 2.2.2 化合物的制備31-32
• 2.2.3 (Zn_2-LDH/{Mo_(132)-Ac})_n薄膜的制備32-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-39
• 2.3.1 (Zn_2Al-LDH/{Mo_(132)-Ac})_n復(fù)合薄膜的表征33-38
• 2.3.2 (Zn_2Al-LDH/{Mo_(132)-Ac})_n復(fù)合薄膜的三階非線性光學(xué)性質(zhì)38-39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 第三章 (Zn_2Al-LDH/ZnTPPS)_n復(fù)合薄膜的制備及其三階非線性光學(xué)性質(zhì)41-53
• 3.1 引言41-42
• 3.2 實驗部分42-45
• 3.2.1 實驗藥品及測試儀器42
• 3.2.2 化合物的制備42-44
• 3.2.3 (Zn_2Al-LDH/ZnTPPS)_n復(fù)合薄膜的制備44-45
• 3.3 結(jié)果與討論45-50
• 3.3.1 (Zn_2Al-LDH/ZnTPPS)_n復(fù)合薄膜表征45-48
• 3.3.2 (Zn_2Al-LDH/ZnTPPS)_n復(fù)合薄膜的三階非線性光學(xué)性質(zhì)48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-53
• 第四章 (H_2TPP/{Mo_(132)-L})_n(L=Ac,Ac-SO_4,SO_4)系列復(fù)合薄膜的制備及其三階非線性光學(xué)性質(zhì)53-71
• 4.1 引言53-54
• 4.2 實驗部分54-56
• 4.2.1 實驗藥品及測試儀器54
• 4.2.2 化合物的制備54-56
• 4.2.3 (H_2TPP/{Mo_(132)-L})_n(L=Ac,Ac-SO_4,SO_4)復(fù)合薄膜的制備56
• 4.3 結(jié)果與討論56-69
• 4.3.1 (H_2TPP/{Mo_(132)-L})_n(L=Ac,Ac-SO_4,SO_4)復(fù)合薄膜的表征57-63
• 4.3.2 (H_2TPP/{Mo_(132)-L})_n(L=Ac,Ac-SO_4,SO_4)復(fù)合薄膜的三階非線性光學(xué)性質(zhì)63-65
• 4.3.3 {Mo_(132)-L)(L=Ac,Ac-SO_4,SO_4)中陰離子對其三階非線性光學(xué)性質(zhì)的影響65-69
• 4.4 本章小結(jié)69-71
• 第五章 結(jié)論與展望71-73
• 5.1 結(jié)論71-72
• 5.2 展望72-73
• 參考文獻73-81
• 附錄81-87
• 致謝87-89
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文89-91
• 作者及導(dǎo)師簡介91-92
• 附件92-93

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張曉荷;夏海平;王冬杰;;摻雜卟啉銅的TiO_2/SiO_2有機 無機復(fù)合材料制備及其非線性折射率[J];硅酸鹽學(xué)報;2011年01期

2 陳紅祥,嚴(yán)煤,孫文博;卟啉非線性光學(xué)材料研究進展[J];化工新型材料;2002年11期

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本文編號：1021777