[发明专利]一种卟啉偶合二氧化硅有机-无机非线性光学材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机-无机光电功能材料制备方法，具体涉及一种卟啉偶合二氧化硅有机-无机非线性光学材料的制备方法。

背景技术

有机-无机复合材料是20世纪80年代中期以来迅速发展的新的边缘研究领域。这种材料兼具有机物与无机物的特点，克服单一的有机或无机材料的局限性，他是无机化学、有机化学、介观物理与材料科学等多学科渗透较叉的结果，已在高技术领域得到应用，将成为21世纪最有发展前途的重要复合材料^[1-2]。

溶解-凝胶(sol-gel)技术是通过金属醇盐或无机化学物等先驱体原料的逐步水解与聚合反应后，经过一定的陈化、与烧结等处理过程，最终获得所需的材料。由于其低温合成特性，因此是制备有机-无机复合材料的有效工艺手段。可以把有机功能分子结合到无机以及经有机改性的有机-无机非晶体基质中，从而形成复合性的功能新材料。

卟啉是卟吩外环带有取代基的同系物和衍生物的总称，当其氮原子上2个质子被金属取代即为金属卟啉。卟啉被广泛应用于生物化学、分析化学、催化化学、药物化学、石油化学等众多领域^[3]。自从1985年，爱尔兰Trinity大学的Blau^[4]首次报道了卟啉化合物的光限幅性能，各国学者相继开展了卟啉的非线性光学效应研究^[5-6]。由于卟啉是具有18电子大π体系的平面型分子，其骨架结构特征使得可通过选择中心离子、轴向配体和在外环上引入功能性取代基等方法对其分子进行修饰，这种特征使它们具有特殊的物理、化学性质，特别是非线性光学效应。因此使该类材料成为非线性光学领域研究的热点，在光电子技术和集成光学领域有着潜在应用价值。

目前卟啉及其衍生物的应用材料形态来说，主要有粉沫态、溶解于有机溶剂中的液体、沉积于基板上的聚合态、掺杂于高聚合物中固态等。制备出均匀、透明、具有一定卟啉掺杂浓度的有机-无机复合固体材料是开展其在光学、电学应用的重要方面，从而实现该类材料的器件化、全固化以及拓宽其在光电领域新的应用^[7-8]。溶胶-凝胶技术是一种结合有机功能分子与无机基质的有效工艺手段。但是，很多研究发现，应用该技术，把卟啉掺杂于无机凝胶中时，由于凝胶结构的收缩和溶剂的挥发极易导致其聚合，从而产生严重的浓度猝灭效应。如何提高卟啉分子在无机基质中的掺杂浓度，使它们以单分子形式均匀分散于基质中而不聚合，从而获得具有强光电效应、集卟啉与无机介质性能于一体的复合材料，对于卟啉的性能与拓宽其应用研究起到极其重要的作用，也是该研究领域的难点。

参考文献：

[1]张立德，牟季美.纳米材料学.辽宁科学技术出版社，1994，124.

[2]王丽萍，洪广言.无机一有机纳米复合材料[J].功能材料，1998，29(4)：343-347.

[3]陈红祥，严煤，孙文博.卟啉非线性光学材料研究进展.化工新型材料.2002，30(11)：35-38.

[4]Blau W，Byrne H，Dennis W M，Kelly J M.Reverse saturable absorption intetraphenylporphyrins.Opt.Commun.，1985，56(1)：25-29.

[5]S.Venugopal Rao，N.K.M.Naga Srinivas，D.Narayana Rao，L.Giribabu Bhaskar G.Maiya，Reji Philip，G.Ravindra Kumar.Studies of third-order optical nonlinearity andnonlinearabsorption in tetra tolyl porphyrins using degenerate four wavemixing andZ-scan.Opt.Commun.2000，182(1-3)：255-264.

[6]陈玉明，王玉晓，蒋礼，张学如，杨俊义，李玉良，宋瑛林.金属卟啉化合物激发态折射与激发态吸收增强瞬态热折射竞争研究.物理学报，2009，58(2)：995-1000.