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富勒烯C_（60）纳米超薄膜的制备及其荧光光谱的研究

作　者: 王颖
导　师: 方炎
学　校: 首都师范大学
专　业: 光学
关键词: C60薄膜激光烧蚀法 LB膜 π-A曲线变温荧光光谱
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

自从1985年发现C₆₀分子以来,C₆₀就以其完美的对称结构,独特的物理化学性质及广阔的应用前景而倍受瞩目。1990年,Kratschmer和Huffman制备了纯度较高的宏观数量的C₆₀。从此,人们对富勒烯的研究进入了一个崭新的阶段,对以C₆₀为代表的富勒烯的研究在全世界范围蓬勃展开。由于C₆₀具有良好的光电性质,90年代构筑C₆₀的二维有序结构亦成为一个研究热点。Langmuir-Blodgett（LB）技术是形成分子厚度的有序超薄膜的最有力的工具之一。因此用LB技术构筑C₆₀的空间有序结构并测量其荧光就很有吸引力。通常,用来制备LB膜的分子应该具有两亲性。而C₆₀不是典型的两亲分子,单独成膜时C₆₀分子会在膜表面发生聚集,所以制备均一的C₆₀LB膜非常困难。也正是因为这样,研究C₆₀LB膜的人很少。研究C₆₀LB膜荧光的就更少。在C₆₀的众多性质中,它的光致发光特性显得非常重要。C₆₀的荧光在光、电、材料科学和生物医学方面都有潜在的应用价值。因此研究C₆₀的荧光发光性能有重要意义已有许多研究者研究了C₆₀分子和固体的光学性质。人们已经对C₆₀的稀溶液、膜、晶体粉末和单晶进行了荧光测量。其中,对C₆₀膜的荧光研究更具现实意义。人们用各种方法如:粉末升华,外延生长,滴加等在各种基底上制备C₆₀膜并进行荧光测量[5-10]。很多研究者发现C₆₀膜的荧光受温度影响非常大,并且只有在低温下（≤10 K）才能观察到丰富的荧光。本论文首先通过对C₆₀/SA/甲苯溶液激光烧蚀不同的时间得到了含有不同结构C₆₀的溶液,通过透射电镜比较发现激光烧蚀三十分钟得到的成膜液颗粒尺寸很小,只有几个纳米,我们认为这样的成膜液最适合制备C₆₀LB膜;而且跟超声得到的成膜液相比,烧蚀得到的成膜液比超声得到的更适合制备C₆₀LB膜。然后采用激光烧蚀法处理得到的成膜液制备出了质量很好的C₆₀LB膜,其兀-A曲线的分析也说明了这一点;与用超声法得到的成膜液所制备的C₆₀LB膜相比质量更好,表面分布更均匀,颗粒尺寸更小,可以说是真正在厚度上具有纳米尺度的薄膜。而且通过分析可以得出激光烧蚀时间控制在三十分钟制备出的C₆₀LB膜质量是最好的,时间过长或过短都会影响C₆₀的成膜性。利用LB技术,通过控制超声成膜液的时间,有效控制了形成的单层C₆₀LB膜的形貌和结构,通过对所制备的薄膜变温荧光光谱的研究,发现用LB技术制备出了荧光光谱质量较好的C₆₀薄膜,其荧光光谱随温度变化不大,当将温度降低到120K的时候会在768nm处出现一个新的荧光峰,而且用这种方法制备的C₆₀薄膜的粒径及结构对其荧光光谱的影响也不大。将激光烧蚀法与LB技术相结合,可以制备出质量非常好的,具有真正纳米尺度意义上的薄膜,为C₆₀LB超薄膜的研究提供一种很好的方法。我们得到的结果不仅为系统的研究C₆₀LB膜的制备开辟了一种新的方法,而且提供了一种应用C₆₀荧光特性的新的可能。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-15
综述部分  15-45
  第一章富勒烯分子的基本特性及应用  17-25
    1.1 C_(60)分子的基本特性  17-21
      1.1.1 C_(60)的物理特性  17-20
        1.1.1.1 C_(60)的溶解性  17-19
        1.1.1.2 C_(60)的光学特性  19-20
        1.1.1.3 C_(60)的磁性  20
      1.1.2 C_(60)的化学性质  20-21
        1.1.2.1 与金属的反应  20-21
        1.1.2.2 氧化还原反应  21
        1.1.2.3 加成反应  21
    1.2 C_(60)的应用  21-23
    参考文献  23-25
  第二章 Langmuir-Blodgett膜的原理及制备  25-39
    2.1 LANGMUIR-BLODGETT膜的发展简介  25-27
    2.2 LB膜的制备  27-33
      2.2.1 制备LB膜的装置  27-28
      2.2.2 制备LB膜对材料及实验环境的要求  28-30
      2.2.3 LB膜的成膜过程、沉积方式及类型  30-33
    2.3 影响材料成膜性的因素  33
    2.4 表面压与表面压-面积（Π-A）等温线  33-35
    2.5 LB膜的特性及表征  35-36
    2.6 富勒烯LB 膜  36-38
    参考文献  38-39
  第三章实验方法及仪器介绍  39-45
    3.1 脉冲激光烧蚀技术  39
    3.2 电子显微镜  39-40
      3.2.1 透射电子显微镜(TEM)  40
      3.2.2 扫描电子显微镜(SEM)  40
    3.3 荧光光谱  40-43
      3.3.1 激光荧光  41
      3.3.2 温度对荧光光谱和荧光强度的影响  41-43
    参考文献  43-45
实验研究部分  45-75
  第一章激光烧蚀时间对C_(60)成膜液结构的影响  47-53
    1.1 引言  47
    1.2 实验部分  47-48
      1.2.1 仪器与试剂  47-48
      1.2.2 成膜液的制备  48
    1.3 实验结果与讨论  48-51
    1.4 小结  51-52
    参考文献  52-53
  第二章激光烧蚀时间对C_(60)LB 膜表面形貌的影响  53-63
    2.1 引言  53-54
    2.2 实验部分  54
      2.2.1 仪器与试剂  54
      2.2.2 C_(60)LB 膜的制备  54
    2.3 实验结果与讨论  54-60
      2.3.1 扫描电镜分析  54-58
      2.3.2 C_(60)LB 膜的兀-A 等温线  58-60
    2.4 小结  60-61
    参考文献  61-63
  第三章超声对单层C_(60)LB 膜表面形貌的影响及其室温下的荧光光谱研究  63-69
    3.1 引言  63-64
    3.2 实验部分  64
      3.2.1 仪器与试剂  64
      3.2.2 C_(60)LB 膜的制备  64
    3.3 结果与讨论  64-67
      3.3.1 C_(60)LB 膜的兀-A 等温线及扫描电镜分析  64-66
      3.3.2 室温下C_(60)LB 膜的荧光光谱分析  66-67
    3.4 结论  67-68
    参考文献  68-69
  第四章 C_(60)LB 膜的变温荧光光谱研究  69-73
    4.1 引言  69-70
    4.2 实验部分  70
      4.2.1 仪器与试剂  70
      4.2.2 C_(60)LB 膜的制备  70
    4.3 结果与讨论  70-71
    4.4 结论  71-72
    参考文献  72-73
  第五章研究展望  73-75
致谢  75-76

富勒烯C_（60）纳米超薄膜的制备及其荧光光谱的研究

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