论文部分内容阅读
基于非线性光线原理的光限幅材料可有效防护高强度激光,保护人眼和光学敏感元件不受损伤。钛酸钠/二氧化钛类纳米材料作为新兴半导体基光限幅材料,因其独特的物相结构与光物理性能成为近年来的研究热点。钛酸钠/二氧化钛类纳米材料的主要物相结构包括Na2Ti3O7、Na2Ti2O5、以及不同矿型的Ti02(金红石、锐钛矿、板钛矿)等。通过调控制备工艺参数,可合成出一维纳米管、纳米棒及二维纳米片、纳米板等形貌结构。钛酸钠/二氧化钛类纳米材料形貌、物相的变化将引起其光学性能的改变,尤其是非线性光学性能的变化。因此研究不同形貌和物相下钛酸钠/二氧化钛类纳米材料的光限幅效应具有深远的意义。本文分别选用二氧化钛P25、钛酸四丁酯为钛源。以水热时间为调控参数,采用碱水热法制备出不同形貌的钛酸钠纳米材料;通过改变后处理中盐酸的浓度,制备出不同形貌和物相的钛酸钠/TiO2纳米材料;以FTO导电玻璃为基板,制备不同形貌的Ti02纳米棒阵列。借助X-射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见吸收光谱仪等材料表征手段,研究钛酸盐/T丨O2纳米材料在不同参数影响下的生长机理。采用Z-扫描技术对产物进行光限幅性能测试,研究其光限幅效应。结果表明:(1)以二氧化钛P25为钛源进行碱水热反应时,随着反应时间的增加,纳米带开始劈裂,当纳米带出现少许碎裂时,表现出优异的光限幅效应。(2)盐酸酸洗后处理对水热制备的钛酸钠物相形貌有明显影响,随盐酸浓度的增加,钛酸钠-Ti02的相转变速率提高。经过Ti06八面体的重排,钛酸钠最终转变为金红石型Ti02,其形貌从最初的纳米管转变为纳米片和纳米颗粒。其中经0.55 mol·L-1 HCl处理后,样品的光限幅效应最强。(3)在FTO导电玻璃表面水热生长纳米Ti02阵列过程中,若体系中存在NaCl,Cl-的吸附晶面作用使纳米棒垂直度降低。若体系中的卤素离子浓度较高,纳米棒周围形成离子层,阻止纳米棒之间的聚集,有利于其在径向方向的生长。纳米棒阵列均表现出典型的光限幅效应,这为Ti02材料的器件化提供了途径,促进Ti02材料在光限幅领域的实际应用。