基于碳纳米点复合凝胶玻璃的制备及其非线性光限幅性能研究
发布时间：2020-06-13 07:41
【摘要】：碳纳米点(CNDs)在纳秒和皮秒激光脉冲下具有优异的非线性光限幅性能,然而目前对于其研究主要集中在液态基质中,在一定程度上限制了其实用化进程;且单一组分光限幅材料在不同程度上均存在一定缺点,而若能基于不同限幅机理构筑复合材料,通过二者间的协调优化和优势互补,则能达到提高光限幅性能的目的。针对以上问题,本文以肝素钠为碳源通过水热法制备了 CNDs单一光限幅材料;采用一步电化学法实现了 CNDs在石墨烯(GO)表面的负载,构筑复合光限幅材料;并通过溶胶-凝胶法将CNDs和CNDs负载GO复合物(CNDs/GO)引入到具有良好理化性能的有机改性二氧化硅(SiO2)凝胶玻璃基质中,实现其材料化。对CNDs、CNDs/GO及其复合凝胶玻璃的组成、形貌、结构和线性光学性质进行系统表征,并采用Z-扫描法对CNDs、CNDs/GO及其复合凝胶玻璃的非线性光限幅性能进行了研究,探索CNDs和CNDs/GO在液相和固相基质中的非线性光限幅机理。结果表明:所合成的CNDs粒径均一、分散良好,表面富含羧基和羟基等官能团,且具有与激发波长相关的荧光特性,发射峰随着激发波长的增大而红移。CNDs在液相基质中具有与能量相关的从饱和吸收向反饱和吸收转变的特性,光限幅机理为非线性吸收(NLA)和自由载流子吸收。采用一步电化学法可实现CNDs在GO表面的均匀负载,CNDs在GO上的负载未对GO的结构产生显著影响,但明显增强了其荧光性能。CNDs的负载可有效提高GO的非线性光限幅性能,光限幅效应增强的原因主要是由于NLA和非线性散射(NLS)间的优势互补及CNDs和GO间存在的电荷/能量转移。CNDs和CNDs/GO的引入Si02凝胶玻璃后,对基质的组成未产生显著影响,但改变了其表面特征及孔结构,提高了 Si02基质的热稳定性。CNDs和CNDs/GO引入固相基质中后,其荧光发生猝灭。与液相基质相比,CNDs和CNDs/GO引入固相基质后其非线性光限幅性能均有所提高,CNDs在固相基质中的光限幅机理为NLA,而CNDs/GO在固相基质中的光限幅机理为NLA和NLR。以上结果为拓展CNDs和CNDs/GO在非线性光限幅领域的材料化及器件化提供了实验依据和理论基础。
【图文】：
１．３．２邋ＣＮＤｓ的制备方法逡逑自从ＣＮＤｓ被发现以来，人们对于其制备方法进行了深入的研宄，旨在寻求简单、廉逡逑价、可控，如图１－２所示。但归纳起来主要分为两种：“自上而下”和“自下而上”的方法。逡逑“自上而下”的分割法，它是将宏观的大块物质极细地分割、材料尺寸不断降低，最终得逡逑到纳米微粒的过程。包括电弧放点、激光消融和电化学氧化法。“自下而上”的构筑法是逡逑以物质的最小单位（分子或原子）为起点，通过它们之间的相互作用自发组织、生长形成逡逑的纳米微粒的过程。包括微波法、水热法等，通常他们需要进一步用离心、透析、电泳或逡逑其他分离技术进行纯化。逡逑Ｐ＾＾ｄｔ＾－ｏｒｔ－ａｌＷｕｈ＾Ｕｎｈｒｌ逦Ｕｕ？邋４（Ｍ？邋Ｐｔｅｎｔｋ逡逑Ｍ＊ｏ？ｄｃｏ＾ｏｒｔ的（Ｐｕ？ｌ？＊Ｕ￣ｖ丨邋ＣｈｍＣｏｍｍｕｎ邋ＪＭａＳ．．＊逦＿邋Ｏ－ｍ邋Ｗ邋Ｗ邋供＃．摮逡逑Ａｎ0ｃｗ0Ｍ？ｎ．Ｍｆｄａａ0７．４？ｂＭ７Ｉ邋■逡逑Ｓｃｒｔｗｅｒｏ邋＊ｏｄ邋ｃｏ－ｗａｒｋｃｎ邋（Ｕｍ＊邋Ｓ．Ｃａｒａｉｌｎ？｜逦Ｉ逦＾＊＊Ｚ逡逑ｉ＊ｎ0ＭＮｉＳ0（邋ＭＭ．＞Ａ１２７Ｍ逡逑□ｍ逦＿逦七爸之逡逑ｃｍ＊逦ｐ？ｉ？ｗ邋ｌｕｋａｈｉ邋ｉｍ＊ｍ邋Ｃｊｒｂｏｎ邋ｍｎｏｔｙｎｔｔａｍ邋ｂｆ邋ｃａｆｗｆｌｆｋｇｈｌ逦．邋？邋
１．３．２邋ＣＮＤｓ的制备方法逡逑自从ＣＮＤｓ被发现以来，人们对于其制备方法进行了深入的研宄，旨在寻求简单、廉逡逑价、可控，如图１－２所示。但归纳起来主要分为两种：“自上而下”和“自下而上”的方法。逡逑“自上而下”的分割法，它是将宏观的大块物质极细地分割、材料尺寸不断降低，最终得逡逑到纳米微粒的过程。包括电弧放点、激光消融和电化学氧化法。“自下而上”的构筑法是逡逑以物质的最小单位（分子或原子）为起点，通过它们之间的相互作用自发组织、生长形成逡逑的纳米微粒的过程。包括微波法、水热法等，，通常他们需要进一步用离心、透析、电泳或逡逑其他分离技术进行纯化。逡逑Ｐ＾＾ｄｔ＾－ｏｒｔ－ａｌＷｕｈ＾Ｕｎｈｒｌ逦Ｕｕ？邋４（Ｍ？邋Ｐｔｅｎｔｋ逡逑Ｍ＊ｏ？ｄｃｏ＾ｏｒｔ的（Ｐｕ？ｌ？＊Ｕ￣ｖ丨邋ＣｈｍＣｏｍｍｕｎ邋ＪＭａＳ．．＊逦＿邋Ｏ－ｍ邋Ｗ邋Ｗ邋供＃．摮逡逑Ａｎ0ｃｗ0Ｍ？ｎ．Ｍｆｄａａ0７．４？ｂＭ７Ｉ邋■逡逑Ｓｃｒｔｗｅｒｏ邋＊ｏｄ邋ｃｏ－ｗａｒｋｃｎ邋（Ｕｍ＊邋Ｓ．Ｃａｒａｉｌｎ？｜逦Ｉ逦＾＊＊Ｚ逡逑ｉ＊ｎ0ＭＮｉＳ0（邋ＭＭ．＞Ａ１２７Ｍ逡逑□ｍ逦＿逦七爸之逡逑ｃｍ＊逦ｐ？ｉ？ｗ邋ｌｕｋａｈｉ邋ｉｍ＊ｍ邋Ｃｊｒｂｏｎ邋ｍｎｏｔｙｎｔｔａｍ邋ｂｆ邋ｃａｆｗｆｌｆｋｇｈｌ逦．邋？邋
【学位授予单位】：福建工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ171.1
本文编号：2710862
【图文】：
１．３．２邋ＣＮＤｓ的制备方法逡逑自从ＣＮＤｓ被发现以来，人们对于其制备方法进行了深入的研宄，旨在寻求简单、廉逡逑价、可控，如图１－２所示。但归纳起来主要分为两种：“自上而下”和“自下而上”的方法。逡逑“自上而下”的分割法，它是将宏观的大块物质极细地分割、材料尺寸不断降低，最终得逡逑到纳米微粒的过程。包括电弧放点、激光消融和电化学氧化法。“自下而上”的构筑法是逡逑以物质的最小单位（分子或原子）为起点，通过它们之间的相互作用自发组织、生长形成逡逑的纳米微粒的过程。包括微波法、水热法等，通常他们需要进一步用离心、透析、电泳或逡逑其他分离技术进行纯化。逡逑Ｐ＾＾ｄｔ＾－ｏｒｔ－ａｌＷｕｈ＾Ｕｎｈｒｌ逦Ｕｕ？邋４（Ｍ？邋Ｐｔｅｎｔｋ逡逑Ｍ＊ｏ？ｄｃｏ＾ｏｒｔ的（Ｐｕ？ｌ？＊Ｕ￣ｖ丨邋ＣｈｍＣｏｍｍｕｎ邋ＪＭａＳ．．＊逦＿邋Ｏ－ｍ邋Ｗ邋Ｗ邋供＃．摮逡逑Ａｎ0ｃｗ0Ｍ？ｎ．Ｍｆｄａａ0７．４？ｂＭ７Ｉ邋■逡逑Ｓｃｒｔｗｅｒｏ邋＊ｏｄ邋ｃｏ－ｗａｒｋｃｎ邋（Ｕｍ＊邋Ｓ．Ｃａｒａｉｌｎ？｜逦Ｉ逦＾＊＊Ｚ逡逑ｉ＊ｎ0ＭＮｉＳ0（邋ＭＭ．＞Ａ１２７Ｍ逡逑□ｍ逦＿逦七爸之逡逑ｃｍ＊逦ｐ？ｉ？ｗ邋ｌｕｋａｈｉ邋ｉｍ＊ｍ邋Ｃｊｒｂｏｎ邋ｍｎｏｔｙｎｔｔａｍ邋ｂｆ邋ｃａｆｗｆｌｆｋｇｈｌ逦．邋？邋
１．３．２邋ＣＮＤｓ的制备方法逡逑自从ＣＮＤｓ被发现以来，人们对于其制备方法进行了深入的研宄，旨在寻求简单、廉逡逑价、可控，如图１－２所示。但归纳起来主要分为两种：“自上而下”和“自下而上”的方法。逡逑“自上而下”的分割法，它是将宏观的大块物质极细地分割、材料尺寸不断降低，最终得逡逑到纳米微粒的过程。包括电弧放点、激光消融和电化学氧化法。“自下而上”的构筑法是逡逑以物质的最小单位（分子或原子）为起点，通过它们之间的相互作用自发组织、生长形成逡逑的纳米微粒的过程。包括微波法、水热法等，，通常他们需要进一步用离心、透析、电泳或逡逑其他分离技术进行纯化。逡逑Ｐ＾＾ｄｔ＾－ｏｒｔ－ａｌＷｕｈ＾Ｕｎｈｒｌ逦Ｕｕ？邋４（Ｍ？邋Ｐｔｅｎｔｋ逡逑Ｍ＊ｏ？ｄｃｏ＾ｏｒｔ的（Ｐｕ？ｌ？＊Ｕ￣ｖ丨邋ＣｈｍＣｏｍｍｕｎ邋ＪＭａＳ．．＊逦＿邋Ｏ－ｍ邋Ｗ邋Ｗ邋供＃．摮逡逑Ａｎ0ｃｗ0Ｍ？ｎ．Ｍｆｄａａ0７．４？ｂＭ７Ｉ邋■逡逑Ｓｃｒｔｗｅｒｏ邋＊ｏｄ邋ｃｏ－ｗａｒｋｃｎ邋（Ｕｍ＊邋Ｓ．Ｃａｒａｉｌｎ？｜逦Ｉ逦＾＊＊Ｚ逡逑ｉ＊ｎ0ＭＮｉＳ0（邋ＭＭ．＞Ａ１２７Ｍ逡逑□ｍ逦＿逦七爸之逡逑ｃｍ＊逦ｐ？ｉ？ｗ邋ｌｕｋａｈｉ邋ｉｍ＊ｍ邋Ｃｊｒｂｏｎ邋ｍｎｏｔｙｎｔｔａｍ邋ｂｆ邋ｃａｆｗｆｌｆｋｇｈｌ逦．邋？邋
【学位授予单位】：福建工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ171.1
【参考文献】
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本文编号：2710862
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