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《福州大学》 2002年
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酞菁掺杂SiO_2凝胶玻璃的光谱特征及非线性光限幅性能研究

李福山  
【摘要】:利用有机/无机复合材料的功能互补和协同优化来开发一类高性能新型非线性光功能材料及器件,是十多年来不断发展的信息材料研究的新领域,引起了国际学术界的广泛关注。本文采用溶胶-凝胶湿化学技术成功地将一系列具有优良非线性光学性能的金属酞菁配合物引入到二氧化硅凝胶玻璃基质中,制备了一批均匀掺杂、具有良好理化性质的复合非线性光学材料;采用红外光谱等手段研究了二氧化硅凝胶玻璃的结构和化学组成的变化,揭示了金属酞菁配合物掺杂微化学环境的变化规律;系统地研究了金属酞菁配合物在无机基质中的光谱特征和存在状态随溶胶-凝胶过程的变化规律,分析了影响酞菁配合物聚合行为的一系列因素,为降低金属酞菁配合物在复合体系中的聚合倾向、提高以单体形式存在的浓度从而提高其光学活性提供理论依据;着重研究了酞菁配合物的存在状态对复合体系非线性光限幅性能的影响,并研究不同种类、不同酞菁掺杂浓度二氧化硅凝胶玻璃的非线性光限幅性能及其物理起因,取得了一系列有意义的新成果。 跟踪了复合体系在溶胶凝胶过程中的组成变化,发现随着时间的延长体系中的溶剂总量不断减少,同时水醇比越来越大;比表面积与孔径分析的结果证实,在凝胶玻璃中存在着大量纳米级的微孔,为有机物质的掺杂提供了有利条件。 采用紫外可见吸收光谱、荧光发射光谱等手段研究了复合体系中四磺化酞菁锌(ZnTSPc)、四磺化酞菁镍(NiTSPc)、四磺化酞菁铝(AlTSPcCl)及酞菁钯(ArOPcPd)的光谱特征,发现分子结构是影响其聚合行为的最主要因素,本文采用的几种不同类型酞菁配合物在复合体系中的聚合倾向大小依次为:ZnTSPcNiTSPcAlTSPcClArOPcPd;随着溶胶凝胶化进程,溶胶微化学组成和结构的变化将对酞菁的聚合产生相反的作用,前者促进酞菁分子聚合,而后者将抑制酞菁分子二聚。首次在溶胶先驱液中加入药物分散剂DIS,结果表明DIS的加入可以有效抑制酞菁分子聚合,保证酞菁分子在体系中以单体形式存在。 研究了掺杂酞菁掺杂凝胶玻璃的非线性光限幅性能,分析了酞菁分子的存在状态对凝胶玻璃非线性光限幅性能的影响,证实了提高酞菁单体的浓度对改善材料光限幅性能的重要意义。同时发现,由于中心金属离子对系际跃迁贡献大小不同,ArOPcPd的光限幅性能大大优于其它酞菁;药物分散剂DIS的引入可以提高凝胶玻璃的光限幅性能;此外,随着酞菁掺杂浓度的增大,凝胶玻璃的光限幅特性亦随之增强。
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TQ171

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