含Au系列纳米晶玻璃的制备及其三阶非线性的研究

发布时间：2017-08-31 19:45

  本文关键词：含Au系列纳米晶玻璃的制备及其三阶非线性的研究

  更多相关文章： 溶胶-凝胶 Au纳米晶 钠硼硅玻璃 双金属 Z扫描 三阶非线性

【摘要】：金属纳米颗粒复合材料不仅在纳米技术、生物、催化科学等领域具有应用价值,由于其优异的线性及非线性特性,目前其在非线性光学领域的研究也成为一个热点。尤其是光学透过好的块体纳米复合材料,在非线性光电器件方面表现出诱人的前景。本文的工作是结合溶胶-凝胶(Sol-gel)与氧化还原气氛控制热处理工艺,制备了一系列含金(Au)、金属氧化物(NiO)、双金属纳米颗粒(如Au/Ni、Au/Cu)掺杂的钠硼硅(Na_2O-B_2O_3-SiO_2)玻璃,并对这些纳米玻璃复合材料进行表征分析,主要研究内容如下:1.通过溶胶-凝胶和气氛控制的方法合成了Au纳米颗粒掺杂的块体、透明的钠硼硅玻璃。采用傅立叶变换红外(FTIR)光谱仪收集了样品在烧结过程中的表面基团变化信息。通过X射线粉末衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征了玻璃中金纳米晶的微观结构特点。同时,我们用Z扫描(Z-scan)技术研究了玻璃在800 nm波长处,单脉冲能量为1μJ,脉冲持续时间190 fs,重复频率为20 Hz条件下的三阶非线性光学性质。该玻璃显示出非线性饱和吸收和自聚焦的非线性折射行为,其三阶非线性光学极化率χ~((3))约为1.7×10~(-14) esu。2.通过溶胶-凝胶和氧化还原气氛控制热处理的方法合成了含贵金属-过渡金属双金属元素的Au/NiO及Au/Ni纳米颗粒掺杂的钠硼硅玻璃。采用XRD,TEM和HRTEM分析了纳米颗粒在玻璃中的微观结构,用X射线光电子能谱(XPS)分析了掺杂元素的价态信息。发现在氧化(O_2)和还原(H_2)条件下都能形成Au纳米颗粒,但含Ni纳米晶却呈现出不同的结构和价态信息。两种玻璃样品的三阶非线性光学性质是用Z-scan技术(800 nm,190 fs,1μJ,20 Hz)进行研究的。结果表明,两种玻璃分别表现出相反的非线性吸收,以及相似的自聚焦的非线性折射行为,非线性光学极化率χ(3)分别为2.6×10~(-14)和8.7×10~(-13) esu。3.通过溶胶-凝胶和不同时间的还原气氛控制热处理的方法合成了双金属元素Au/Cu纳米颗粒掺杂的红色透明的钠硼硅玻璃。采用XRD,TEM和HRTEM分析了纳米颗粒在玻璃中的微观结构,用XPS分析了Au和Cu元素的价态信息。同时,我们用Z-scan技术(800 nm,190 fs,1μJ,20Hz)研究了玻璃样品在波长800 nm处的三阶非线性光学性质。玻璃样品均表现出反饱和吸收的非线性吸收和自聚焦的非线性折射行为。最大的非线性光学极化率χ~((3))为5.4×10~(-14) esu。
【关键词】：溶胶-凝胶 Au纳米晶 钠硼硅玻璃 双金属 Z扫描 三阶非线性
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-28
• 1.1 非线性光学的研究意义12
• 1.2 非线性光学的发展12-13
• 1.3 非线性光学的理论概述13-14
• 1.4 三阶非线性光学的测试方法14-17
• 1.4.1 简并四波混频法14
• 1.4.2 光克尔效应14-15
• 1.4.3 Z-扫描法15-17
• 1.5 纳米材料的非线性研究进展17-23
• 1.5.1 含Au纳米材料的非线性研究现状17-20
• 1.5.2 含双纳米颗粒材料的非线性研究现状20-23
• 1.6 本论文研究的意义和主要内容23-28
• 第二章 Au纳米颗粒钠硼硅玻璃的制备和三阶光学非线性研究28-42
• 2.1 引言28-29
• 2.2 实验内容29-33
• 2.2.1 实验试剂与仪器29-31
• 2.2.2 实验步骤31-33
• 2.3 表征33-40
• 2.3.1 红外光谱(FT-IR)分析33-34
• 2.3.2 X射线粉末衍射(XRD)分析34-35
• 2.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析35-36
• 2.3.4 紫外-可见吸收光谱(UV-vis)分析36-37
• 2.3.5 三阶光学非线性(Z-scan)分析37-40
• 2.4 小节40-42
• 第三章 含Au，Ni纳米颗粒钠硼硅玻璃的制备和三阶光学非线性的研究42-56
• 3.1 引言42-43
• 3.2 实验内容43-46
• 3.2.1 实验试剂与仪器43-44
• 3.2.2 实验步骤44-46
• 3.3 表征46-54
• 3.3.1 X射线粉末衍射(XRD)分析46-48
• 3.3.2 透射电子显微镜(XRD)分析48-50
• 3.3.3 X射线光电子能谱图(XPS)分析50-51
• 3.3.4 三阶光学非线性(Z-scan)分析51-54
• 3.4 小结54-56
• 第四章 含Au，，Cu纳米颗粒钠硼硅玻璃的制备和三阶非线性研究56-68
• 4.1 引言56-57
• 4.2 实验内容57-60
• 4.2.1 实验试剂与仪器57-58
• 4.2.2 实验步骤58-60
• 4.3 表征60-67
• 4.3.1 X射线衍射(XRD)分析60-62
• 4.3.2 透射电子显微镜(TEM)分析62
• 4.3.3 X射线光电子能谱图(XPS)分析62-63
• 4.3.4 三阶光学非线性(Z-scan)分析63-67
• 4.4 小结67-68
• 第五章 结论与展望68-72
• 5.1 结论68-69
• 5.2 未来的工作方向69-72
• 参考文献72-86
• 致谢86-88
• 硕士期间已发表的论文88-90
• 参与科研项目90

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1 本报通讯员 陈铩〈藿

本文编号：767560