In2S3量子点玻璃的制备及其三阶非线性光学性质

本文利用溶胶-凝胶法结合气氛控制合成了含In2S3量子点玻璃。利用X射线粉末衍射仪(XRD),X射线光电子能谱(XPS),透射电子显微镜(TEM),X射线能量色散谱(EDX),高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及选区电子衍射(SAED)对In2S3量子点在玻璃中的微结构进行了表征,同时,利用飞秒Z-scan技术详细地研究了该玻璃在800 nm处的三阶非线性光学性质。结果表明,尺寸分布在12～20 nm之间的In2S3四方晶系纳米晶已经在玻璃中形成,并且,该玻璃展示出了优异的三阶非线性光学性能,其三阶非线性光学折射率γ、吸收系数β和和极化率χ(3)分别为-2.04×10-18m2·W-1,8.26×10-12m·W-1,和1.61×10-20m2·V-2。     

掺杂CuInS2纳米晶玻璃的三阶非线性光学性质

采用溶胶-凝胶法结合气氛控制制备了CuInS2纳米晶玻璃. 利用X射线粉末衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对CuInS2纳米晶在玻璃中的形貌和微结构进行了表征, 并利用飞秒Z扫描技术对该玻璃的三阶非线性光学性质进行了研究. 结果表明, 在钠硼硅玻璃中形成了尺寸分布为10 nm左右的均一的CuInS2四方晶系纳米晶. 该玻璃体现出优良的三阶非线性光学性能, 其三阶非线性光学折射率γ、吸收系数β和极化率χ(3)分别为8.57×10-16 m2/W, 3.74×10-8 m/W和1.95×10-17 m2/V2.     

Cu7.2S4量子点玻璃的制备及三阶非线性光学性质

利用溶胶-凝胶法结合气氛控制合成了含Cu7.2S4量子点的玻璃. 通过热重-差热分析仪对干凝胶样品的热分解机制进行了分析, 并利用X射线粉末衍射仪、 X射线光电子能谱、 透射电子显微镜、 X射线能量色散谱)、 高分辨透射电子显微镜及选区电子衍射对 Cu7.2S4量子点在玻璃中的微结构进行了表征, 利用飞秒Z扫描技术研究了材料在800 nm的三阶非线性光学性质. 结果表明, 尺寸在9~21 nm之间的Cu7.2S4纳米晶已经在玻璃中形成, 该玻璃展示出了优异的三阶非线性光学性能, 其三阶非线性光学折射率(γ)、 三阶非线性吸收系数(β)和三阶非线性极化率[X(3)]分别为1.11×10-15 m2/W, 8.91×10-9 m/W和9.56×10-18 m2/V2.     

1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二巯基类复合物在不同波长下的三阶非线性光学性质

合成了两种新的金属双噻吩类复合物:(苄基三乙基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二巯基)-金(BTEAADT)和(苄基三乙基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二巯基)-镍(BTEANDT).采用Z扫描方法,在皮秒脉冲下,分别测试了两种材料的乙腈溶液在532和1064nm的三阶非线性光学特性.Z扫描的结果表明,BTEAADT的乙腈溶液在532nm具有反饱和吸收效应,在1064nm非线性吸收效应可以忽略且在两种波长都有自散焦效应,三阶非线性折射率为负值.BTEANDT的乙腈溶液在532nm非线性吸收效应可以忽略,在1064nm具有饱和吸收效应且在两种波长都有自聚焦效应,三阶非线性折射率为正值.分析了造成这种差异的原因.经过计算得到了两种材料在532和1064nm的三阶非线性折射率,三阶非线性吸收系数,三阶非线性极化率和超极化率.BETAADT的非线性折射率在532nm为-1.685×10-18m2·W-1,在1064nm为-1.459×10-18m2·W-1;BTEANDT的非线性折射率在532nm为1.452×10-18m2·W-1,在1064nm为7.311×10-18m2·W-1.两种材料的三阶非线性吸收系数,三阶非线性极化率和超极化率的数量级分别是10-11m·W-1,10-13esu和10-31esu.结果表明这两种材料在非线性光学领域有潜在的应用价值.     

Cu2ZnSnS4纳米晶微球的制备及其表征

以乙二醇为溶剂,采用溶剂热法合成出由纳米晶组装而成的Cu2ZnSnS4(CZTS)微球。采用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)对所得微球的结构与成分、颗粒大小与形貌和光学性质进行了测试分析。研究结果表明:溶剂热法制得的CZTS粉体具有四方晶相结构,微球由纳米晶组装而成,对可见光有良好的吸收;随着反应时间的增加,颗粒尺寸逐渐增大,且对形貌有一定影响;此外,文中还对CZTS微球的形成机理做了推测。     

CuInS2纳米晶的结构、形貌与光学性能研究

采用A-Pot法, 以乙酰丙酮铜[Cu(acac)₂]为铜源, 硬脂酸铟[In(St)₃]为铟源, 正十二硫醇(DDT)为硫源和稳定剂, 1-十八烯(ODE)为溶剂, 在250 ℃条件下, 反应50 min, 合成了CuInS₂粉体. 用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、能量分散光谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等对粉体的结构、形貌、相组成进行表征. 结果表明: 产物为四角晶系的黄铜矿结构, 棒状CuInS₂纳米晶的直径为2 nm, 长约70 nm. 通过Z-Scan技术对分散在正己烷中CuInS₂纳米棒的三阶光学非线性进行测试, 在入射波长为770 nm的条件下, 得出三阶光学非线性折射率γ、三阶光学非线性吸收系数β以及三阶光学非线性极化率χ⁽³⁾分别为1.76×10^－17 m²/W, 7.95×10^－11 m/W和8.60×10^－12 esu.     

溶剂热法制备球状Cu2ZnSnS4纳米晶及其表征

通过简单的溶剂热法合成了锌黄锡矿结构的Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米晶,使用L-半胱氨酸作硫源和络合剂,以金属氯化物作前驱体,在180°C下反应16h成功获得了CZTS微球.使用X射线衍射(XRD)仪,场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散谱(EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、多功能X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计对产物的物相、结构、形貌及光学性能进行表征.结果表明:所得的产物为纯相锌黄锡矿结构的CZTS纳米颗粒,CZTS微球直径为400-800nm,并可观察到微球是由大量厚度约20nm的纳米片构成;将CZTS颗粒均匀分散在异丙醇中,测试后估算其禁带宽度约1.58eV,与薄膜太阳能电池所需的最佳禁带宽度相近.并对其形成机理进行了初步探讨.     

1-(芘-1-基)-3-(苯并噻吩-3-基)丙烯酮的合成和三阶非线性光学性质研究

合成1种查尔酮衍生物1-(芘-1-基)-3-(苯并噻吩-3-基)丙烯酮(PBTAK),经IR,1 H NMR,13C NMR和HR-MS对其结构进行表征.采用4f相位相干成像技术测定了它的三阶非线性光学性质并确定了相关参数:脉宽为4nm,激光波长为460nm,非线性吸收系数β=0.23×10~(-9) m/W,非线性折射率n2=-0.50×10~(-16) m~2/W,三阶非线性极化率χ~((3))=9.37×10~(-21) C;同时测定了紫外光谱、荧光光谱和DSC曲线.运用密度泛函方法计算了PBTAK的分子轨道能量和极化率,结果表明电子转移能在分子内部进行,显示出良好的非线性光学活性.     

Fe(Ⅲ)掺杂Nb2O5微纳球的水热合成及其电化学性能

采用一步水热法合成Nb_2O_5和Fe(Ⅲ)掺杂的五氧化二铌微纳米球(Fe-Nb_2O_5),并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等测试手段分别对其结构和形貌进行了表征。结果发现,所合成的Fe-Nb_2O_5和Nb_2O_5均为正交晶相,Nb_2O_5为尺寸分布在50~300 nm之间的形貌不规则颗粒,而Fe-Nb_2O_5是由约50 nm的一次颗粒自组装而成的直径约为1μm的均匀微纳米球,即具有多级结构,其有利于增大电极材料与电解液的接触界面。电化学测试结果表明,Fe-Nb_2O_5的循环稳定性和倍率性能得到明显改善,在50 m A·g~(-1)电流密度下,100次循环后放电容量仍保持在193.2 m Ah·g~(-1),即使在5 A·g~(-1)的电流密度下,容量仍可达到108.4 m Ah·g~(-1)。并分析了其性能改善的原因。     

CuO表面修饰锐钛矿TiO2纳米管阵列及其电化学嵌锂性能

以(CH_2OH)_2、NH4F和HCl为电解液,纯Ti片、CuCl_2和Na NO3为主要原料,联用阳极氧化和水热法制备CuO表面修饰锐钛矿TiO_2纳米管阵列锂离子电池负极材料(CuO/TiO_2)。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射(XRD),研究样品的形貌特征、元素分布、价态和微观物相组成。利用电池充放电测试仪和电化学工作站,探讨材料的电化学嵌锂性能。结果表明,表面修饰后的锐钛矿TiO_2纳米管阵列外侧出现了大量绒毛状纳米CuO,单个绒毛结构的宽度约4 nm,长度约10 nm。在0.3C的电流密度下进行恒电流充放电测试,首次放电容量为550 m Ah·g~(-1),充电容量为490 m Ah·g~(-1)。50次循环后,可逆电流容量仍保持在320 m Ah·g~(-1),具有良好的循环稳定性和电化学特性。     

(苄基三乙基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二硫基)-金的三阶非线性光学性质

合成了一种新的配位化合物(苄基三乙基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二硫基)-金(BTEAADT). 利用旋涂技术制备了该材料与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)掺杂的复合薄膜, 该材料在复合薄膜中的质量分数为1%. 采用Z扫描方法, 分别测试了该材料的乙腈溶液和该材料与PMMA复合薄膜在波长为1064 nm, 脉宽为20 ps条件下的三阶非线性光学特性. 同时还研究了复合薄膜的线性光学性质. Z扫描的结果表明, 复合薄膜和该材料的乙腈溶液都具有自散焦效应, 非线性折射率都是负值. 在实验条件下, 两者的非线性吸收效应都是可以忽略的. 经过计算得出溶液样品的非线性折射率为-1.459×10^-18 m²·W^-1, 复合薄膜样品的非线性折射率为-3.978×10^-15 m²·W^-1. 该材料在1064 nm处的非线性光学器件方面有潜在应用价值.     

氮化钛纳米线的结构特征及其对Ⅴ(Ⅱ)/Ⅴ(Ⅲ)的电极过程

Titanium nitride nanowires (TiN NWs) were directly prepared on a Ti foil by a hydrothermal method followed by nitridation in ammonia atmosphere. The composition, microstructure, and electrochemical properties of the TiN NWs were characterized using scanning electron microscopy (SEM), high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), cyclic voltammetry(CV), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results show that the nanowires have diameters of 20-50 nm and are 5 μm long. The surfaces of the TiN NWs comprise Ti-N, Ti-O, and O-Ti-N chemical states. The electrochemical activity and reversibility for the electrode processes of Ⅴ(Ⅱ)/Ⅴ(Ⅲ) couple on the TiN NWs are significantly improved due to the introduced Ti-N, Ti-O, and O-Ti-N chemical states. The transfer resistance for the cathodic reduction of Ⅴ(Ⅲ) on the TiN NWs is about 20 times and 10 times smaller than on TiO₂ NWs and graphite electrodes, respectively. The rate constant of charge transfer on the TiN NWs electrode was determined to be 5.21×10^-4 cm·s_-1, which is about 5 times larger than the rate constant on graphite electrodes (9.63×10^-5 cm·s^-1).     

花状铜锌锡硫纳米颗粒的溶剂热法制备和结构表征

以金属氯化物为金属源,硫脲为硫源,聚乙二醇和乙二醇为混合溶剂,采用溶剂热法一步合成了花状的铜锌锡硫纳米颗粒.利用X射线衍射仪,扫描电子显微镜、能谱仪、透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计分析了铜锌锡硫纳米颗粒的物相、结构、形貌及光学性能,并初步探讨了铜锌锡硫的生长机理.结果表明,所得到的铜锌锡硫纳米颗粒具有锌黄锡矿结构,直径在500～2 000nm范围内可调,其中花状的铜锌锡硫纳米颗粒由大量厚度约25nm的纳米片构成.所制备的铜锌锡硫纳米颗粒对可见光具有明显的吸收;利用外延法推算得到其禁带宽度约为1.5eV,与太阳能电池所需的最佳禁带宽度相近,显示其有望在新一代太阳能电池中得到应用和推广.     

Self-assembly of PbTe quantum dots into nanocrystal superlattices and glassy films

Monodisperse lead telluride (PbTe) nanocrystals ranging from approximately 4 to 10 nm in diameter are synthesized to provide quantum dot building blocks for the design of novel materials for electronic applications. Two complementary synthetic approaches are developed that enable either (1) isolation of small quantities of nanocrystals of many different sizes or (2) the production of up to 10 g of a single nanocrystal size. PbTe nanocrystals are characterized by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and optical absorption. Assembly of PbTe nanocrystals is directed to prepare nanocrystal solids that display either short-range (glassy solids) or long-range (superlattices) packing order by varying deposition conditions. Film order and average interparticle spacing are analyzed with grazing-incidence small-angle X-ray scattering (GISAXS) and high-resolution scanning electron microscopy (HRSEM). We perform the first optical and electronic studies of PbTe solids and demonstrate that chemical activation of these films enhances conductivity by approximately 9-10 orders of magnitude while preserving their quantum dot nature.     

六棱柱型金属团簇化合物Mo2Ag4S8(dppy)4的合成与非线性光学性质

新合成了一种六棱柱型金属团簇化合物Mo2Ag4S8(dppy)4, 并用X射线单晶衍射结构分析方法测定了其晶体结构. 应用Z-scan技术研究了该金属团簇化合物在波长为532 nm的纳秒激光脉冲作用下的三阶非线性光学特性. 为了研究Mo2Ag4S8(dppy)4的非线性起源, 应用泵浦探测技术研究了该金属团簇化合物在波长为532 nm的皮秒激光脉冲作用下的光学非线性响应. 实验结果表明金属团簇化合物Mo2Ag4S8(dppy)4具有自聚焦特性和非线性吸收特性; 非线性折射率n2, 非线性吸收系数β和非线性极化率χ(3)分别为1.45×10－10 esu, 6.2×10－10 m/W及2.1×10－11 esu. 实验结果表明金属团簇化合物Mo2Ag4S8(dppy)4的光学非线性响应是非线性吸收和非线性散射共同作用的结果.