纳米颗粒掺杂液晶的光学非线性研究
发布时间：2020-12-23 08:37
随着人类社会步入光电时代,光电子技术飞速发展推动着非线性光学材料的研发。现已研制开发出大量新型性能优异的非线性光学材料,这进一步推动了非线性光学技术的发展。其中无机/有机复合非线性光学材料,充分发挥无机和有机两种材料的优势,成为非线性光学材料研究的热点。本文以具有优良电光特性的有机液晶作为基体材料,选择了三种电学、光学性能优异的纳米材料,采用物理掺杂及表面修饰的方法制备可进行电场调控的、具有光学非线性的新型掺杂液晶材料。此类液晶材料掺杂粒子的选择范围较宽,制备步骤简单,获得的液晶材料非线性光学性能优异。本论文研究工作主要集中于纳米颗粒掺杂型液晶制备、纳米颗粒表面修饰和非线性测试与电场调谐性能测试等方面。本论文通过采用溶胶-凝胶法制备超精细ZnO纳米颗粒,并采用十二胺对其进行表面修饰,以改善其分散性。将ZnO纳米颗粒掺入向列相液晶BHR33400,制备一种具有光学非线性的新型掺杂液晶材料。对不同比例的ZnO纳米颗粒掺杂液晶测试其光学非线性。当掺杂浓度为0.2wt%时,经表面修饰的ZnO纳米颗粒掺杂液晶的三阶非线性吸收系数β的值最高可达到3.4e-8;随着掺杂浓度的增大,ZnO纳米颗粒掺杂...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Z-扫描工作装置简图
第2章氧化锌纳米颗粒掺杂液晶的光学非线性研究13nCOOHCOZnOZ224224（2-2）2）ZnO纳米颗粒的合成步骤（1）用电子天平准确称取4.05g乙二酸，将其加入到装有50mL无水乙醇的烧杯中，加入搅拌子，用磁力搅拌器在80℃条件下搅拌1.5小时，使其充分溶解，形成乙二酸与无水乙醇的混合溶液；随后准确称取3.285g醋酸锌，将其加入到装有25mL去离子水中，加入搅拌子，用磁力搅拌器在80℃条件下搅拌1.5小时，使其充分溶解，形成醋酸锌的水溶液；用滴管取醋酸锌的水溶液，将其缓慢滴加入草酸的无水乙醇溶液中，用磁力搅拌器在80℃条件下搅拌30分钟，这个过程中可观察到白色凝胶如图2.1；（2）对烧杯中的溶液进行过滤即可得到凝胶，将所得到的凝胶先用去离子水洗涤两次，再用无水乙醇洗涤两次，以去除凝胶中的杂质，过滤后将凝胶放入真空干燥箱中，在80℃下干燥2小时，即可得到纯白色粉末状中间产物干凝胶；（3）将中间产物倒入坩埚放进马弗炉中，设定程序：升温到300℃—保温10分钟—升温到600℃烧结3小时，最后等待马弗炉自动降到室温，即可得到淡黄色ZnO产物；（4）再用去离子水和无水乙醇分别将所得ZnO产物洗涤两遍，以去除杂质，将洗涤后的产物放入真空干燥箱中，在80℃条件下充分干燥，即可得到精细的氧化锌纳米颗粒。（a）（b）图2.1制备ZnO纳米颗粒反应中的ZnO凝胶（a）干燥后的ZnO粉末（b）
第2章氧化锌纳米颗粒掺杂液晶的光学非线性研究15采用傅里叶红外光谱仪（FT-IR）测试样品材料的红外谱图来确识ZnO纳米颗粒的表面修饰结果、采用扫描电镜（SEM）对ZnO形貌特征进行表征、采用偏光显微镜（XPN-203E型）测试样品材料的液晶特性，最后采用Z-扫描（NLO-Z）表征其非线性光学性能。2.3实验结果与讨论2.3.1氧化锌纳米颗粒的红外谱图为确识对ZnO纳米颗粒的表面修饰成功，对未修饰和修饰后ZnO纳米颗粒进行了红外谱图分析（图2.2）。未修饰的ZnO纳米颗粒红外谱图吸收峰应位于波数在424-431cm-1处。而经十二胺修饰过后的ZnO纳米颗粒与未修饰前的红外谱图相比在3415、2930和1585cm-1吸收峰处的强度呈现了明显的增强，前两处分别对应着N-H、C-H特征吸收峰，因此可证实对ZnO的表面修饰成功。图2.2修饰前后ZnO纳米颗粒红外谱图2.3.2氧化锌纳米颗粒的形貌分析图2.3ZnO纳米颗粒的扫描电镜图片
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型可实用化红外非线性光学晶体研究进展[J]. 李春霄,郭扬武,李壮,姚吉勇,吴以成. 人工晶体学报. 2019(10)
[2]新型非线性光学晶体设计及预测研究进展[J]. 杨志华,潘世烈. 人工晶体学报. 2019(07)
[3]不同管径碳纳米管的制备及其电化学性能研究[J]. 苏暐光,张策. 现代化工. 2019(07)
[4]中远红外非线性光学晶体研究进展[J]. 贾宁,王善朋,陶绪堂. 物理学报. 2018(24)
[5]非线性光学材料研究现状与应用前景[J]. 陆欣男. 电子世界. 2018(22)
[6]非线性光学及其材料的研究进展[J]. 王建强. 当代化工研究. 2018(10)
[7]纳米氧化锌表面修饰及其应用研究进展[J]. 陈枭,石倩,杨乐,邱瑜,孙奇,雷华. 化工进展. 2018(02)
[8]基于偏硼酸钡晶体高重复频率266 nm紫外激光器[J]. 卢一鑫,杨森林,赵小霞,张变莲. 激光与红外. 2017(09)
[9]激光功率对多壁碳纳米管形貌和连接的影响[J]. 袁艳萍,尚奕彤,陈继民. 北京工业大学学报. 2016(10)
[10]中红外光纤拉曼激光器的研究进展[J]. 刘聪,韦晨,罗鸿禹,刘永. 激光杂志. 2015(10)
博士论文
[1]基于液晶基体的激光致盲防护材料的制备及性能研究[D]. 张婉姝.北京科技大学 2018
[2]基于负性液晶材料功能化液晶薄膜的制备及其性能研究[D]. 王慧慧.北京科技大学 2016
[3]有机无机二维杂化材料的制备及非线性光学性质研究[D]. 赵敏.兰州大学 2015
硕士论文
[1]几种纳米结构非线性光学性质的理论研究[D]. 袁堂蜜.烟台大学 2018
[2]掺杂型荧光液晶发光特性研究[D]. 曹振.长春理工大学 2016
[3]溶胶凝胶法制备纳米ZnO及其光催化性能的研究[D]. 赵海涛.东北石油大学 2016
[4]碳化硅半导体材料的非线性光学性质和超快光动力学研究[D]. 丁金亮.复旦大学 2010
[5]ZnO量子点的表面修饰及发光性能研究[D]. 丘建生.天津大学 2009
[6]碳纳米管表面纳米粒子的修饰及其性质研究[D]. 曹伟曼.上海师范大学 2009
本文编号：2933402
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Z-扫描工作装置简图
第2章氧化锌纳米颗粒掺杂液晶的光学非线性研究13nCOOHCOZnOZ224224（2-2）2）ZnO纳米颗粒的合成步骤（1）用电子天平准确称取4.05g乙二酸，将其加入到装有50mL无水乙醇的烧杯中，加入搅拌子，用磁力搅拌器在80℃条件下搅拌1.5小时，使其充分溶解，形成乙二酸与无水乙醇的混合溶液；随后准确称取3.285g醋酸锌，将其加入到装有25mL去离子水中，加入搅拌子，用磁力搅拌器在80℃条件下搅拌1.5小时，使其充分溶解，形成醋酸锌的水溶液；用滴管取醋酸锌的水溶液，将其缓慢滴加入草酸的无水乙醇溶液中，用磁力搅拌器在80℃条件下搅拌30分钟，这个过程中可观察到白色凝胶如图2.1；（2）对烧杯中的溶液进行过滤即可得到凝胶，将所得到的凝胶先用去离子水洗涤两次，再用无水乙醇洗涤两次，以去除凝胶中的杂质，过滤后将凝胶放入真空干燥箱中，在80℃下干燥2小时，即可得到纯白色粉末状中间产物干凝胶；（3）将中间产物倒入坩埚放进马弗炉中，设定程序：升温到300℃—保温10分钟—升温到600℃烧结3小时，最后等待马弗炉自动降到室温，即可得到淡黄色ZnO产物；（4）再用去离子水和无水乙醇分别将所得ZnO产物洗涤两遍，以去除杂质，将洗涤后的产物放入真空干燥箱中，在80℃条件下充分干燥，即可得到精细的氧化锌纳米颗粒。（a）（b）图2.1制备ZnO纳米颗粒反应中的ZnO凝胶（a）干燥后的ZnO粉末（b）
第2章氧化锌纳米颗粒掺杂液晶的光学非线性研究15采用傅里叶红外光谱仪（FT-IR）测试样品材料的红外谱图来确识ZnO纳米颗粒的表面修饰结果、采用扫描电镜（SEM）对ZnO形貌特征进行表征、采用偏光显微镜（XPN-203E型）测试样品材料的液晶特性，最后采用Z-扫描（NLO-Z）表征其非线性光学性能。2.3实验结果与讨论2.3.1氧化锌纳米颗粒的红外谱图为确识对ZnO纳米颗粒的表面修饰成功，对未修饰和修饰后ZnO纳米颗粒进行了红外谱图分析（图2.2）。未修饰的ZnO纳米颗粒红外谱图吸收峰应位于波数在424-431cm-1处。而经十二胺修饰过后的ZnO纳米颗粒与未修饰前的红外谱图相比在3415、2930和1585cm-1吸收峰处的强度呈现了明显的增强，前两处分别对应着N-H、C-H特征吸收峰，因此可证实对ZnO的表面修饰成功。图2.2修饰前后ZnO纳米颗粒红外谱图2.3.2氧化锌纳米颗粒的形貌分析图2.3ZnO纳米颗粒的扫描电镜图片
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型可实用化红外非线性光学晶体研究进展[J]. 李春霄,郭扬武,李壮,姚吉勇,吴以成. 人工晶体学报. 2019(10)
[2]新型非线性光学晶体设计及预测研究进展[J]. 杨志华,潘世烈. 人工晶体学报. 2019(07)
[3]不同管径碳纳米管的制备及其电化学性能研究[J]. 苏暐光,张策. 现代化工. 2019(07)
[4]中远红外非线性光学晶体研究进展[J]. 贾宁,王善朋,陶绪堂. 物理学报. 2018(24)
[5]非线性光学材料研究现状与应用前景[J]. 陆欣男. 电子世界. 2018(22)
[6]非线性光学及其材料的研究进展[J]. 王建强. 当代化工研究. 2018(10)
[7]纳米氧化锌表面修饰及其应用研究进展[J]. 陈枭,石倩,杨乐,邱瑜,孙奇,雷华. 化工进展. 2018(02)
[8]基于偏硼酸钡晶体高重复频率266 nm紫外激光器[J]. 卢一鑫,杨森林,赵小霞,张变莲. 激光与红外. 2017(09)
[9]激光功率对多壁碳纳米管形貌和连接的影响[J]. 袁艳萍,尚奕彤,陈继民. 北京工业大学学报. 2016(10)
[10]中红外光纤拉曼激光器的研究进展[J]. 刘聪,韦晨,罗鸿禹,刘永. 激光杂志. 2015(10)
博士论文
[1]基于液晶基体的激光致盲防护材料的制备及性能研究[D]. 张婉姝.北京科技大学 2018
[2]基于负性液晶材料功能化液晶薄膜的制备及其性能研究[D]. 王慧慧.北京科技大学 2016
[3]有机无机二维杂化材料的制备及非线性光学性质研究[D]. 赵敏.兰州大学 2015
硕士论文
[1]几种纳米结构非线性光学性质的理论研究[D]. 袁堂蜜.烟台大学 2018
[2]掺杂型荧光液晶发光特性研究[D]. 曹振.长春理工大学 2016
[3]溶胶凝胶法制备纳米ZnO及其光催化性能的研究[D]. 赵海涛.东北石油大学 2016
[4]碳化硅半导体材料的非线性光学性质和超快光动力学研究[D]. 丁金亮.复旦大学 2010
[5]ZnO量子点的表面修饰及发光性能研究[D]. 丘建生.天津大学 2009
[6]碳纳米管表面纳米粒子的修饰及其性质研究[D]. 曹伟曼.上海师范大学 2009
本文编号：2933402
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