激光液相烧蚀制备纳米颗粒的研究

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当粒子尺寸进入了纳米数量级后,纳米颗粒会表现出来与其它微粒截然不同的特征:表面与界面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应。纳米颗粒的这些效应使其对电、热、磁、光等场作用的敏感特性明显优于其他常规颗粒。纳米颗粒的研究给人们带来巨大的经济效益和社会效益,具有广阔的市场前景。进入二十一世纪,纳米颗粒已经在物理、材料、生物、化学、医学、环境、造纸等许多领域得到极为广泛的应用。纳米颗粒的制备方法分为化学法和物理法,其中化学方法存在产物杂质较多、制备工艺相对复杂等缺点,而物理方法相对简单。其中激光液相烧蚀法因其制备的过程简单、不会产生污染而备受关注。基于此,本论文利用激光液相烧蚀法制备了氧化锌和二氧化钛纳米颗粒,对所制备的纳米颗粒进行了光学性质、结构、尺寸和形貌的表征,并对激光液相烧蚀制备纳米颗粒的机制进行了初步探讨。主要研究内容如下:1、介绍了纳米颗粒的特性,调研了金属氧化物纳米颗粒的应用现状及制备方法,分析了激光烧蚀纳米颗粒的研究现状,总结了激光液相烧蚀制备纳米颗粒的优点,对激光液相烧蚀制备纳米颗粒的机制进行了分析。2、利用激光液相烧蚀技术,使用皮秒和纳秒激光器对浸入水和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液中的金属Zn靶进行烧蚀实验研究。实验过程中将激光脉冲聚焦到浸入液体中的金属Zn靶上进行烧蚀,制备出了ZnO纳米颗粒。使用不同的激光器,在不同的激光烧蚀功率下,不同的液相介质中制备了一系列的样品。利用PL谱、XRD和AFM对ZnO纳米颗粒的发光、物质成分、形貌等进行了表征,研究了ZnO纳米颗粒的尺寸随着激光输出能量的变化关系。3、对脉冲激光液相烧蚀制备TiO2纳米颗粒技术进行了一系列的研究。实验过程中将皮秒和纳秒两种激光脉冲聚焦到浸入液体中的金属Ti靶上进行烧蚀,制备出了TiO2纳米颗粒。使用纳秒皮秒两种激光器,在不同的激光烧蚀功率下,不同的液相介质中制备了一系列的样品。利用XRD和AFM对制备的纳米颗粒的形貌和结构进行了表征。实验研究发现随着激光输出能量的增加,所制备的二氧化钛纳米颗粒的粒径变小。
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