石墨烯等光学基片表面的盐溶液浸润特性研究

发布时间：2017-07-25 19:14

  本文关键词：石墨烯等光学基片表面的盐溶液浸润特性研究

  更多相关文章： 光学基片 接触角 石墨烯 表面吸附 光学性质

【摘要】：随着光学技术的发展,光学基片的表面吸附特性尤其是盐溶液的吸附特性的研究具有重要的应用价值。通常的光学基片有金属铝、氟化镁、氟化钙、单晶硅、石英、蓝宝石、锗和硒化锌等。本文利用接触角测量仪分别测量了浓度为5%、10%、15%、20%、25%、30%氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸钠、硫酸镁溶液和超纯水在不同光学基片表面的接触角。实验表明:(1)在不同材料基片表面的接触角范围是5°~20°,说明经过等离子清洗机充分清洁后,盐溶液都能很好地润湿所选的基片表面,光学基片表现出很强的亲水性;(2)接触角随着盐溶液浓度的增大而增大;(3)接触角随着溶液粘度的增大而增大;(4)氯盐的接触角范围基本都在5°~12°之间;硫酸钠接触角范围是5°~20°而硫酸镁是5°~9°;(5)硒化锌的接触角相对较大且几乎不随盐溶液的浓度变化。石墨烯具有特殊的二维晶体结构和良好的电学光学性质,预期能够极大提升现有光学基片的性能,具有很高的应用潜力。本文使用MS软件计算不同个数水分子吸附在单层石墨烯的吸附特性,计算吸附能和各种光学性质。得到的结论如下所示:第一、水分子在单层石墨烯表面的吸附能很小,并且主要是范德瓦尔斯相互作用,说明这是一种物理吸附;第二、石墨烯是一种具有极高疏水性的平面材料;第三、水分子在石墨烯表面对石墨烯的电子结构几乎没有作用;第四、吸附不同个数的水分子后对石墨烯的光学性质有一定影响。其中吸附单个水分子后变化并不明显,吸附2或3个水分子后吸收率和光电导率略有下降;折射率和消光率下降不明显,说明吸附水对石墨烯的透明度影响不大;介电函数的实数部分变化趋于平缓,虚数部分有明显下降;能量损失增加。
【关键词】：光学基片 接触角 石墨烯 表面吸附 光学性质
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 文章结构安排14-16
• 第二章 光学基片表面接触角实验16-43
• 2.1 基片的清洗16-21
• 2.2 溶液的制备21-23
• 2.3 接触角的测量23-29
• 2.3.1 接触角的定义23-25
• 2.3.2 测量方法25-29
• 2.4 实验结果的处理与分析29-40
• 2.4.1 实验结果29-37
• 2.4.2 误差分析37-40
• 2.5 水滴在石墨烯上的接触角40-43
• 第三章 石墨烯表面水分子吸附特性理论研究43-65
• 3.1 石墨烯的结构43-46
• 3.2 石墨烯的制取46-48
• 3.3 理论模拟研究48-64
• 3.3.1 计算方法49-52
• 3.3.2 结果和分析52-64
• 3.4 理论模拟小结64-65
• 第四章 总结和展望65-69
• 4.1 实验结果65-66
• 4.1.1 接触角实验结果65
• 4.1.2 石墨烯吸附水分子理论模拟结果65-66
• 4.2 实验中出现的问题和对未来的展望66-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 攻读学位期间发表的学术论文目录75-76

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本文编号：572837