[发明专利]对硝基苯基重氮盐共价修饰二硫化锡薄膜非线性杂化材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种对硝基苯基重氮盐共价修饰二硫化锡薄膜非线性杂化材料及其制备方法，通过化学液相沉积法将二硫化锡薄膜沉积到导电玻璃上后使用碘化钾活化的对硝基苯基重氮盐对其进行共价修饰。与现有技术相比，本发明中，由于有效的电荷传输相互作用改变了二硫化锡的激发态行为，因此增强了其反饱和吸收性能，对后续开发近红外飞秒激光下的非线性光学材料具有重要借鉴意义。

技术领域

本发明属于有机-无机功能复合材料和强激光防护材料领域，尤其是涉及一种对硝基苯基重氮盐共价修饰二硫化锡薄膜非线性杂化材料及其制备方法。

背景技术

强激光下具有良好的非线性响应的光学材料在光转换、光通讯、光限幅、数据存储等领域具有潜在应用，是现代光学材料的重要分支之一。二维材料由于强的量子限域效应和光物质相互作用具有优秀的非线性光学性能。而在二维材料进一步修饰具有非线性光活性的有机分子形形成的有机-无机杂化材料由于有效的电荷相互作用和协同效应具有比原二维材料更加优秀的非线性响应因而成为非线性光学材料的热点之一。其中，研究最为广泛的是基于二维碳材料的有机-无机杂化材料，如卟啉-氧化石墨烯杂化材料体系，一方面氧化石墨烯上活性位点较多，具有多种修饰途径如酯化反应、酰化反应、自由基加成反应等。另一方面氧化石墨烯在纳米激光下由于非线性散射和双光子吸收具有反饱和行为，而卟啉由于长的三线态寿命增强了反饱和吸收行为，两者键连后具有在纳秒激光下具有更强的反饱和吸收。然而，在飞秒近红外激光领域氧化石墨烯和卟啉-氧化石墨烯杂化材料的效应十分微弱。

发明内容

过渡金属二硫化物是一类带隙可调晶型多样的层状材料，在其层状结构中，过渡金属层两边连接这硫原子层，然后再通过范德华力堆叠起来。由于过渡金属包裹在硫原子层内部，而硫原子为饱和的稳定结构，因此其化学活性较氧化石墨烯低得多。通过一些剧烈的物理化学方法可以改变过渡金属二硫化物的化学性质以便于后续的修饰。通过丁基锂剥离的二硫化钼可以修饰有机碘化物和有机重氮盐。通过氯磺酸剥离的二硫化钼含有丰富的硫缺陷因而可以修饰有机硫醇或有机二硫杂环。而这修饰手段往往涉及易燃易爆的化学试剂，选取具有适当的过渡金属二硫化物进行温和高效的修饰是目前研究的难点之一。

针对目前纳米杂化材料在飞秒近红外激光领域下响应较弱的现状，本发明的目的是提供一种对硝基苯基重氮盐共价修饰二硫化锡薄膜非线性杂化材料及其制备方法，通过共价修饰进一步增强二硫化锡在飞秒近红外激光领域下的非线性性能。其优点是所制备的纳米杂化材料制备简易，价格低廉，耗时短并且在飞秒近红外激光领域下具有较大的反饱和吸收。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明一方面提供一种对硝基苯基重氮盐共价修饰二硫化锡薄膜非线性杂化材料，其由SnS₂薄膜以及共价键连到SnS₂薄膜上的硝基苯组成。

优选地，该杂化材料在400nm前有随波长增加而减弱的吸收，在400nm-1000 nm区域具有平稳的弱吸收。

优选地，该杂化材料在800nm处的反饱和吸收较SnS₂薄膜提升。其非线性吸收系数β由SnS₂薄膜的381cm GW^-1提升至832cm GW^-1。

优选地，该杂化材料具有不规则突起及缺陷孔。

本发明第二方面提供所述的对硝基苯基重氮盐共价修饰二硫化锡薄膜非线性杂化材料的制备方法，包括以下步骤：

通过化学液相沉积法，在导电玻璃FTO上沉积SnS₂薄膜；

活化对硝基苯基重氮盐，得到活化后的对硝基苯基自由基溶液；

将活化后的对硝基苯基自由基溶液滴加到SnS₂薄膜上，得到杂化材料 SnS₂-NO₂，即为所述的对硝基苯基重氮盐共价修饰二硫化锡薄膜非线性杂化材料。