当前位置:主页 > 科技论文 > 材料论文 >

氧化石墨烯复合材料的制备及其光学非线性研究

发布时间:2019-03-29 18:38
【摘要】:非线性光学快速发展,在光通讯、光存储、光电传感器、激光武器等多个领域都得到应用,例如光限幅器、全光开关、光逻辑器件、光调制器等。非线性光学的快速发展也对非线性光学材料提出了新的要求,许多具有良好光学非线性性质的材料陆续被发现,如富勒烯、碳纳米管、石墨烯材料等。其中,石墨烯因具有单层的碳原子结构,在物理性质方面有很多突出的优点,例如高电导率、高透明度、超快光学响应等,在三阶非线性光学响应中也表现优异,逐渐受到越来越多的关注。但是石墨烯在溶剂中不容易分散的性质成为它在研究和应用中不利的一面。通过研究我们发现有许多和石墨烯结构类似的材料,比如氧化石墨烯,它同样具有单层碳原子排布,只是在其周围还分布着大量的含氧官能团,由于这种材料结构的特点,往往同样具有一些和石墨烯相似或者更佳的性质。通常把这种具有和石墨烯类似结构的材料统称为石墨烯类材料。由于氧化石墨烯中大量官能团与溶剂分子之间的静电力作用,它可以在溶剂中均匀地分散,并且大量的官能团还可以为它与其他材料的复合提供了一个接枝途径。基于这个原因,我们将研究重点放在与石墨烯具有相似结构的材料上,以期深入探究这类材料的性质,寻找能够更好使用它的手段。为了丰富我们的研究过程,尝试了将氧化石墨烯和其他纳米材料的进行复合,并成功实现了与纳米银线材料的化学链接,从实验数据上给出了氧化石墨烯与其他纳米材料复合的证据。并对所制备的复合材料进行光学非线性方面的研究。本文对氧化石墨烯及其复合材料的研究具有重要的指导意义。本文主要工作如下:1.参考哈默法制备高氧化程度的氧化石墨烯(GO),并对该方法进行了一定程度的改进,制备得到高氧化程度的GO;2.使用XRD衍射仪、电子扫描显微镜、原子力显微镜、共焦显微激光拉曼光谱仪等仪器对氧化石墨烯样品结构和形貌进行了表征,并探讨了制备过程中因氧化剂高锰酸钾用量不同而导致GO氧化程度的差异;3.利用抗坏血酸(VC)作还原剂,通过控制还原时间得到不同还原程度的GO样品,之后利用XRD、TEM、紫外-可见分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪对不同还原程度的GO样品进行表征;4.使用z-扫描技术对不同还原程度的GO样品进行非线性测试。测试结果表明GO样品的非线性折射率随其还原程度提高而增大,并分析了因GO还原程度提高而导致其三阶光学非线性提升的原因;5.参考有关文献制备了表面修饰的纳米银线,然后通过原位还原法将纳米银线与氧化石墨烯复合成一种新型的水溶性纳米银线/还原石墨烯复合材料,该方法克服了石墨烯材料不易分散的缺点。并用X射线衍射、紫外-可见分光光度计、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱分析仪对样品结构和形貌进行了表征证明了纳米银线和与还原氧化石墨烯之间的复合;6.利用z-扫描技术对该水溶性纳米银线/还原石墨烯复合材料进行非线性测试,探究其非线性光学性质。用实验结果证明了纳米银线/还原石墨烯材料非线性吸收显著提高,并分析了其中原因。
[Abstract]:The nonlinear optical fast development is applied in many fields such as optical communication, optical storage, photoelectric sensor, laser weapon, etc., such as optical limiter, all-optical switch, optical logic device, optical modulator and so on. The rapid development of non-linear optics has also proposed new requirements for nonlinear optical materials, and many materials with good optical non-linear properties are successively found, such as fullerenes, carbon nanotubes, graphene materials and the like. Among them, the graphene has a plurality of prominent advantages in the physical properties due to the carbon atom structure with a single layer, such as high conductivity, high transparency, ultrafast optical response, and the like, and is also excellent in the third-order nonlinear optical response and is gradually received more and more attention. However, the nature of the non-easy dispersion of the graphene in the solvent becomes an adverse side of the graphene in the research and application. by studying our discovery of a material similar to that of a graphene structure, such as graphene oxide, it also has a single-layer carbon atom arrangement, just around which a large number of oxygen-containing functional groups are also distributed, due to the characteristics of such a material structure, Often with similar or better properties to the graphene. Such a material having a similar structure to that of a graphene is generally referred to as a graphene material. As a result of the electrostatic force acting between a large number of functional groups in the graphene oxide and the solvent molecules, it can be uniformly dispersed in the solvent, and a large number of functional groups can also provide a grafting route for the compounding of it with other materials. For this reason, we focus our research on materials with similar structure to graphene, with a view to further exploring the nature of such materials and looking for ways in which it can be better used. In order to enrich our research process, we tried to compound the graphene oxide and other nano-materials, and successfully realized the chemical link with the nano-silver wire material, and the evidence of the composite of the graphene oxide and other nano-materials was given from the experimental data. And the optical non-linearity of the prepared composite material is studied. This paper is of great significance to the research of graphene oxide and its composite materials. The main work of this paper is as follows:1. The oxidized graphene (GO) with high oxidation degree is prepared by reference to the Hamermethod, and a certain degree of improvement is carried out on the method to prepare the GO with high oxidation degree; and 2. The structure and morphology of the graphene oxide samples were characterized by XRD, electron scanning microscope, atomic force microscope and confocal laser Raman spectrometer. The GO sample of different degree of reduction was obtained by controlling the reduction time by using ascorbic acid (VC) as a reducing agent, and then the GO samples with different reduction degrees were characterized by XRD, TEM, UV-visible spectrophotometer and Fourier transform infrared spectrometer. The non-linear testing of GO samples with different degree of reduction was carried out using the z-scanning technique. The results show that the non-linear refractive index of the GO sample is increased with the increase of the degree of reduction, and the reason of the third-order optical non-linear increase due to the increase of the degree of reduction of GO is also analyzed. And the nano-silver wire and the graphene oxide are compounded into a novel water-soluble nano-silver wire/ reduction graphene composite material by the in-situ reduction method, and the method overcomes the defect that the graphene material is not easy to disperse. The structure and morphology of the samples were characterized by X-ray diffraction, ultraviolet-visible spectrophotometer, scanning electron microscope and Fourier infrared spectrum analyzer. The nonlinear optical properties of the water-soluble nano-silver/ reduced graphene composite were investigated by using the z-scanning technique. The results of the experiment show that the non-linear absorption of the nano-silver wire/ reduction graphene material is obviously improved, and the reason is analyzed.
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:O437;TB33

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 傅强;包信和;;石墨烯的化学研究进展[J];科学通报;2009年18期

2 万勇;马廷灿;冯瑞华;黄健;潘懿;;石墨烯国际发展态势分析[J];科学观察;2010年03期

3 李宗红;;石墨烯——二维碳的奇妙世界[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2010年04期

4 常艳丽;陈胜;曹傲能;;压力促进氧化石墨烯水热还原反应的机理[J];上海大学学报(自然科学版);2010年06期

5 李娜;;石墨烯取代硅,前景预测被批乐观[J];科技导报;2011年16期

6 刘霞;;神奇材料石墨烯[J];今日科苑;2011年14期

7 张文毓;全识俊;;石墨烯应用研究进展[J];传感器世界;2011年05期

8 刘霞;;石墨烯:硅的“终结者”?[J];发明与创新(综合科技);2011年09期

9 ;科学家观察到石墨烯内电子间相互作用[J];黑龙江科技信息;2011年27期

10 于桂亮;黄书腾;;浅析石墨烯的性质与应用前景[J];科技风;2011年21期

相关会议论文 前10条

1 成会明;;石墨烯的制备与应用探索[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 钱文;郝瑞;侯仰龙;;液相剥离制备高质量石墨烯及其功能化[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年

4 赵东林;白利忠;谢卫刚;沈曾民;;石墨烯的制备及其微波吸收性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年

5 沈志刚;李金芝;易敏;;射流空化方法制备石墨烯研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年

6 王冕;钱林茂;;石墨烯的微观摩擦行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

7 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 吴孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和无机石墨烯材料:计算与实验的结合[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吴迪;彭海琳;刘忠范;;石墨烯光化学修饰及尺寸效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 姚耀;石墨烯研究取得系列进展[N];中国化工报;2009年

2 刘霞;韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏[N];科技日报;2010年

3 记者 王艳红;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新华每日电讯;2010年

4 本报记者 李好宇 张們捷(实习) 特约记者 李季;石墨烯未来应用的十大猜想[N];电脑报;2010年

5 证券时报记者 向南;石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行[N];证券时报;2010年

6 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年

7 记者 谢荣 通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;石墨烯在泰实现产业化[N];泰州日报;2010年

8 本报记者 纪爱玲;石墨烯:市场未启 炒作先行[N];中国高新技术产业导报;2011年

9 周科竞;再说石墨烯的是与非[N];北京商报;2011年

10 王小龙;新型石墨烯材料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 吕敏;双层石墨烯的电和磁响应[D];中国科学技术大学;2011年

2 罗大超;化学修饰石墨烯的分离与评价[D];北京化工大学;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修复机理的理论研究[D];吉林大学;2013年

5 盛凯旋;石墨烯组装体的制备及其电化学应用研究[D];清华大学;2013年

6 姜丽丽;石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究[D];西南交通大学;2015年

7 姚成立;多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究[D];安徽大学;2015年

8 伊丁;石墨烯吸附与自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧还原电催化剂的理论计算研究[D];武汉大学;2014年

10 王义;石墨烯的模板导向制备及在电化学储能和肿瘤靶向诊疗方面的应用[D];复旦大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 詹晓伟;碳化硅外延石墨烯以及分子动力学模拟研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 王晨;石墨烯的微观结构及其对电化学性能的影响[D];北京化工大学;2011年

3 苗伟;石墨烯制备及其缺陷研究[D];西北大学;2011年

4 蔡宇凯;一种新型结构的石墨烯纳米器件的研究[D];南京邮电大学;2012年

5 金丽玲;功能化石墨烯的酶学效应研究[D];苏州大学;2012年

6 黄凌燕;石墨烯拉伸性能与尺度效应的研究[D];华南理工大学;2012年

7 刘汝盟;石墨烯热振动分析[D];南京航空航天大学;2012年

8 雷军;碳化硅上石墨烯的制备与表征[D];西安电子科技大学;2012年

9 于金海;石墨烯的非共价功能化修饰及载药系统研究[D];青岛科技大学;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制备[D];上海交通大学;2013年



本文编号:2449780

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2449780.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户9e4ab***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com