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离子交换法制备DAMS-Mn_2P_2S_6夹层化合物及其二阶非线性的研究

作　者: 周伟
导　师: 刘启明
学　校: 武汉理工大学
专　业: 光电子及信息材料
关键词: Mn2P2S6 DAMS 插层材料离子交换二次谐波产生
分类号: TN204
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

在当代信息化时代,高速光通讯、光信息处理以及光学存贮等领域已取得了飞速发展,非线性光学材料在上述领域已经得到了越来越多的应用。无机-有机杂化非线性光学材料突破了传统无机、有机材料的局限,将有机非线性分子与无机基质在分子水平上杂化,不仅兼有无机、有机材料两者的性能优势,并能够实现功能复合和协同优化,被认为是最有可能率先获得实际应用的新型非线性光学非晶体材料之一,已经成为了非线性光学与材料科学领域的一大研究热点。本文简要介绍了非线性光学的基本原理与应用及生色团的分子设计理论,分析了无机-有机杂化非线性光学材料的种类、制备技术及其最新进展。论文研究内容分为三个部分:第一部分通过三种方法合成硫代亚磷酸锰,即高温固相法、室温固相法、溶液法。分析并比较不同方法得到的硫代亚磷酸锰的性能;第二部分是研究合成客体有机生色团N-甲基-对二甲氨基苯乙烯吡啶碘（DAMS）。该部分先介绍了二阶非线性光学生色团分子的设计理论,然后结合该理论自己设计合成路线合成客体有机生色团N-甲基-对二甲氨基苯乙烯吡啶碘（DAMS）,采用重结晶的方法提纯合成物去除杂质;第三部分采用溶液法和离子交换法制备了DAMS-Mn₂P₂S₆夹层化合物,并测试分析有机生色团（DAMS）插层后在无机主体Mn₂P₂S₆层间的存在形式,Mn₂P₂S₆在插层前后结构的变化,以及该夹层化合物的光学性能。通过XRD(测试证明了室温固相法合成硫代亚磷酸锰时反应是按照反应方程式进行,而且得到的硫代亚磷酸锰的结构与高温固相法合成的硫代亚磷酸锰基本相同。紫外可见光谱测试结果表明有机生色团（DAMS）插入到无机主体Mn₂P₂S₆层间并在层间自发的聚集成J-集合体。Maker条纹测试结果表明在离子交换法制备的DAMS-Mn₂P₂S₆夹层化合物中直接观察到明显的二次谐波产生。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 夹层化合物的研究现状  10-13
  1.3 插层化合物的制备方法的介绍  13-16
    1.3.1 离子交换法  13-14
    1.3.2 小分子嵌入法  14-15
    1.3.3 大分子柱撑法  15
    1.3.4 电化学插层法  15-16
  1.4 光学应用  16
  1.5 问题的提出  16-17
  1.6 本文的工作  17-18
第2章非线性光学的基本原理与二阶非线性光学材料  18-33
  2.1 引言  18
  2.2 非线性光学简介  18-21
  2.3 二阶非线性光学效应基本原理  21-23
  2.4 有机/聚合物二阶非线性光学材料  23-24
  2.5 无机-有机杂化二阶非线性光学材料  24-28
    2.5.1 无机-有机杂化材料的优势  24-25
    2.5.2 杂化非线性光学材料的种类与其研究现状  25-28
  2.6 有机生色团的分子设计理论  28-31
  2.7 无机-有机杂化非线性光学材料的研究展望  31-33
第3章无机层状材料研究及硫代亚磷酸锰的合成  33-40
  3.1 无机层状化合物的结构特点  33-35
  3.2 层状主体材料的种类  35
  3.3 硫代亚磷酸锰的合成  35-37
    3.3.1 高温固相法合成硫代亚磷酸锰  35-36
    3.3.2 室温固相法合成硫代亚磷酸锰  36
    3.3.3 溶液法合成硫代亚磷酸锰  36-37
  3.4 结果分析  37-39
    3.4.1 扫描电镜图谱  37-38
    3.4.2 透射电镜衍射花样图谱  38
    3.4.3 XRD图谱  38-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章有机二阶非线性光学生色团分子的设计及DAMS的合成  40-49
  4.1 二阶非线性光学生色团分子的设计  40-43
  4.2 有机生色团分子二阶极化率(β值)的测定  43-44
  4.3 DAMS的合成  44-45
  4.4 测试分析  45-48
    4.4.1 红外光谱分析  45-46
    4.4.2 紫外漫反射吸收光谱测试  46-48
  4.5 本章小结  48-49
第5章夹层化合物及DAMS-Mn_2P_2S_6杂化材料的制备  49-58
  5.1 插层材料的基本概念  49
  5.2 夹层化合物的研究进展概述  49-50
  5.3 夹层化合物的合成及表征  50
  5.4 实验部分  50-52
    5.4.1 实验药品  51
    5.4.2 实验设备  51-52
  5.5 实验  52-53
    5.5.1 溶液法合成DAMS-Mn_2P_2S_6夹层化合物  52
    5.5.2 离子交换法合成DAMS-Mn_2P_2S_6夹层化合物  52-53
  5.6 样品制备  53
  5.7 测试  53-57
    5.7.1 透过率测试  53-54
    5.7.2 XRD测试  54-55
    5.7.3 紫外可见吸收光谱  55
    5.7.4 Maker条纹测试  55-57
  5.8 本章小结  57-58
第6章结论  58-59
参考文献  59-65
致谢  65-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66

离子交换法制备DAMS-Mn_2P_2S_6夹层化合物及其二阶非线性的研究

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