本文選題：非線性光學 + 卟啉　； 參考：《江南大學》2017年碩士論文

【摘要】：在過去的二十年間,納米尺寸的碳同素異形體得到了科學界與工業(yè)界廣泛的關注,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、力學、熱學和光學性質,成為很多高科技領域的候選材料,比如在電子/光學領域,催化,納米醫(yī)學,以及制作納米反應器等等。通過表面功能化,我們可以進一步在碳納米管、石墨烯材料中引入新的性能,使其具備更多的應用潛力。以光電活性有機染料卟啉共價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,還能夠結合卟啉和碳納米材料兩者本身的獨特優(yōu)勢。本論文工作圍繞卟啉共價修飾的非線性光學復合納米材料開展了兩個方面的研究。在第二章節(jié),我們設計、制備出三個新型卟啉/單壁碳納米管復合材料,并研究了卟啉上不同取代基團對該類型復合材料非線性光學性能的影響。這三個材料在結構上的區(qū)別僅僅在于與碳管成對位、卟啉外端的取代基團,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。對三個材料的表征,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(TGA),這些測試結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修飾方式連接到單壁碳納米管上,而不是通過非共價連接的方式。我們使用開口Z-掃描技術,在532 nm、4 ns激光條件下對三個材料做了非線性光透過率實驗,發(fā)現(xiàn)拉電子的氰基和供電子的二甲基氨基對于提升復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)和反飽和吸收過程,對復合材料的光限幅性能提升作用最大。這一研究發(fā)現(xiàn)可能會為在光電子領域中設計更好的非線性光學材料提供有益的指導。在第三章節(jié),我們設計、制備了兩個新型的卟啉共價融合還原氧化石墨烯邊緣的復合材料(RGO-TPP1,RGO-TPP2),并在800 nm飛秒激光波長下表征了近紅外超快三階非線性光學性質。這種復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合材料相對比,借助了經(jīng)典的酰胺化反應將在?位點修飾了一個氨基的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然后再原位還原,從而制備出一種單線共價連接形式的卟啉共價功能化的石墨烯基納米復合物(RGO-TPP3)。對于新型材料的表征,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進行全面的測試,證實了RGO-TPP1和RGO-TPP2中卟啉通過新形成的全共軛型吡嗪環(huán)成功的融合到了石墨烯邊緣。借助于開口Z-掃描技術,測試了它們的超快的非線性光學性能,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,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 .

【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;O613.71

【參考文獻】

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1 陳創(chuàng)天,吳柏昌,江愛棟,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：1771337