一种具有超快弛豫时间的铜酸钙纳米片的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有超快弛豫时间的Ca2CuO3纳米片的制备方法和应用，属于非线性光学材料制备领域。其是以Ca(NO3)2·

【技术实现步骤摘要】
一种具有超快弛豫时间的铜酸钙纳米片的制备方法和应用


[0001]本专利技术属于非线性光学材料制备领域，具体涉及一种具有超快弛豫时间的Ca2CuO3纳米片的制备和应用。

技术介绍

[0002]新兴科技不断涌现，逐渐改善人们的生活。在国防科技、工业应用和生活设施中的技术都有光电子器件的贡献，例如场效应管、可饱和吸收体、光电调制器等，而光电材料是主导这些器件性能的主要因素。光电材料的应用已经使各种当前广泛使用的光子器件成为可能（例如脉冲激光器，光学开关，光学调制器，光电探测器和光波导器件）。但目前对光电材料的相关性能仍有一定的要求，如具有快的载流子迁移率、大的非线性效应等，以开发性能更好的光开关器件、光限幅器件。因此，具有好的非线性效应以及合适的载流子弛豫时间的光电材料是目前研究者们共同探寻的目标。Ca2CuO3是一种强电子关联材料，由于其具有维度较低、自旋
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电荷分离等特殊的性质，引起了研究者们对这种材料的关注。
[0003]另外，材料尺寸的降低会使其在液相中的存在更加稳定而不易发生沉淀，而若材料颗粒能均匀地存在于液相中会使整个体系的存在更加稳定。因此，探究一种简便的减小材料尺寸的方法也较为重要。现有有关Ca2CuO3的制备中，有使用外延激光烧蚀法以生长得到材料薄膜，或者通过高温固相烧结的方法得到。或采用溶胶凝胶法以期得到单独颗粒且尺寸较小的Ca2CuO3材料，但其尺寸仍在1 μm左右，并未将Ca2CuO3单晶的尺寸大小降至纳米尺度。而Ca2CuO3纳米片的稳定制备将为未来光子学和光电子学的发展提供一定的条件。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有超快弛豫时间的Ca2CuO3纳米片的制备方法及应用，所得Ca2CuO3纳米材料具有较小尺寸，且经表征，其具有较大的三阶非线性系数和超快的载流子弛豫时间。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种具有超快弛豫时间的Ca2CuO3纳米片的制备方法，其包括如下步骤：（1）分别称量一定量Ca(NO3)2·
4H2O、Cu(NO3)2·
3H2O和C6H8O7·
H2O，加入适量二乙二醇单丁醚进行超声搅拌溶解，得到稳定的蓝色溶液；其中，所用Ca(NO3)2·
4H2O、Cu(NO3)2·
3H2O和C6H8O7·
H2O的摩尔比为2:1:4
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2:1:8；（2）将所得蓝色溶液放入60~100 ℃的水浴锅中恒温搅拌1~3 h，再转移至油浴锅中100~150 ℃恒温搅拌1~3 h，得到蓝白色的黏块状物质；（3）将所得物质转移至蒸发皿中，放置于万用电子炉上进行蒸干，得到褐色粉末，将所得褐色粉末研磨成细粉后，放置于坩埚中，在600~1200 ℃条件下烧结1~3 h，自然冷却并将其再次研磨均匀后，即得到块体粉末Ca2CuO3；（4）取0.5~1 g块体粉末Ca2CuO3于球磨罐中，并加入10~30 mL无水乙醇，球磨40~80 h后得到Ca2CuO3纳米片的乙醇悬浮液，在1000~9000 rpm的作用下进行离心分离，取上清液
mmol C6H8O7·
H2O于烧杯中，加入16 mL二乙二醇单丁醚进行超声搅拌溶解，得到稳定的蓝色溶液；（2）将所得蓝色溶液放入80 ℃的水浴锅中恒温搅拌2 h，再转移至油浴锅中130 ℃恒温搅拌2 h，得到蓝白色的黏块状物质；（3）将所得物质转移至蒸发皿中，放置于万用电子炉上进行蒸干，得到褐色粉末。将所得褐色粉末研磨成细粉后，放置于坩埚中，在900 ℃条件下烧结1 h，自然冷却并将其再次研磨均匀后，得到块体粉末Ca2CuO3；（4）取0.75 g块体粉末Ca2CuO3放入球磨罐中，并加入20 mL无水乙醇，球磨60 h后得到含Ca2CuO3纳米片的乙醇悬浮液，将所得悬浮液使用一次性滴管转移至50 mL离心管中，并在3000 rpm的作用下进行离心分离，而后得到沉淀和上层清液，得到的上清液中含Ca2CuO3纳米片。
[0019]实施例1所得Ca2CuO3纳米片的横向尺寸在100
‑
500 nm，其厚度不高于40 nm。
[0020]实施例2一种Ca2CuO3纳米片的制备步骤为：（1）分别称量6.28 mmol Ca(NO3)2·
4H2O、3.14 mmol Cu(NO3)2·
3H2O和18.84 mmol C6H8O7·
H2O于烧杯中，加入10 mL二乙二醇单丁醚进行超声搅拌溶解，得到稳定的蓝色溶液；（2）将所得蓝色溶液放入60 ℃的水浴锅中恒温搅拌1 h，再转移至油浴锅中100 ℃恒温搅拌1 h，得到蓝白色的黏块状物质；（3）将所得物质转移至蒸发皿中，放置于万用电子炉上进行蒸干，得到褐色粉末。将所得褐色粉末研磨成细粉后，放置于坩埚中，在600 ℃条件下烧结1 h，自然冷却并将其再次研磨均匀后，得到块体粉末Ca2CuO3；（4）取0.5 g块体粉末Ca2CuO3放入球磨罐中，并加入10 mL无水乙醇，球磨40 h后得到含Ca2CuO3纳米片的乙醇悬浮液。将所得悬浮液使用一次性滴管转移至50 mL离心管中，并在1000 rpm的作用下进行离心分离，而后得到沉淀和上层清液，得到的上清液中含Ca2CuO3纳米片。
[0021]实施例2所得Ca2CuO3纳米片的横向尺寸在100
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800 nm，其厚度不高于80 nm。
[0022]实施例3一种Ca2CuO3纳米片的制备步骤为：（1）分别称量6.28 mmol Ca(NO3)2·
4H2O、3.14 mmol Cu(NO3)2·
3H2O和25.12 mmol C6H8O7·
H2O于烧杯中，加入20 mL二乙二醇单丁醚进行超声搅拌溶解，得到稳定的蓝色溶液；（2）将所得蓝色溶液放入100 ℃的水浴锅中恒温搅拌3 h，再转移至油浴锅中150 ℃恒温搅拌3 h，得到蓝白色的黏块状物质；（3）将所得物质转移至蒸发皿中，放置于万用电子炉上进行蒸干，得到褐色粉末。将所得褐色粉末研磨成细粉后，放置于坩埚中，在1200 ℃条件下烧结3 h，自然冷却并将其再次研磨均匀后，得到块体粉末Ca2CuO3；（4）取1 g块体粉末Ca2CuO3放入球磨罐中，并加入30 mL无水乙醇，球磨80 h后得到含Ca2CuO3纳米片的乙醇悬浮液。将所得悬浮液使用一次性滴管转移至50 mL离心管中，并在
2000 rpm的作用下进行离心分离，而后得到沉淀和上层清液，得到的上清液中含Ca2CuO3纳米片。
[0023]实施例3所得Ca2CuO3纳米片的横向尺寸在100
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600 nm，其厚度不高于60 nm。
[0024]非线性光学性能测试对实施例1所获得的Ca2CuO3纳米片进行了Z扫描及泵浦探测表征。
[0025]在Z扫描测试中，使用了500 nm和800 nm的入射光，并通过测试空白乙醇溶液排除了基底的影响。分别计算两个入射波长下四个不同入射能量下的非线性吸收系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有超快弛豫时间的Ca2CuO3纳米片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）分别称量一定量Ca(NO3)2·
4H2O、Cu(NO3)2·
3H2O、C6H8O7·
H2O，加入二乙二醇单丁醚进行超声搅拌溶解，得到稳定的蓝色溶液；（2）将所得蓝色溶液放入60~100 ℃的水浴锅中恒温搅拌1~3 h，再转移至油浴锅中100~150 ℃恒温搅拌1~3 h，得到蓝白色的黏块状物质；（3）将所得物质转移至蒸发皿中进行蒸干，得到褐色粉末，将所得褐色粉末研磨成细粉后，放置于坩埚中，在600~1200 ℃条件下烧结1~3 h，自然冷却并...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晶莹，吴文圣，郝瑞娴，陈奇俤，詹红兵，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：