金属氧化物纳米粒子的激光液相烧蚀法制备

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随着人们对纳米材料的需求逐渐增加,近些年来利用激光液相烧蚀法制备金属氧化物纳米粒子开始成为一个研究热点。本文利用纳秒脉冲激光对不同溶剂中的靶材进行烧蚀,成功制备了不同种类的金属氧化物纳米粒子,并对其形貌进行了表征。主要研究内容如下:(1)利用激光液相烧蚀法对H2O、H2O2和Na OH溶液中的金属Cu靶进行烧蚀并成功制备了Cu O纳米粒子,探究了激光能量、烧蚀时间以及溶剂种类对纳米粒子形态的影响。SEM和TEM结果表明增大激光能量和延长烧蚀时间可以降低Cu O纳米粒子的粒径并减弱其团聚。在其他条件相同时,在Na OH溶液中的Cu O粒子呈针状,在H2O和H2O2中的Cu O粒子呈椭圆形。结合相关文献对Cu O纳米粒子的生成机理进行了初步探讨。(2)以Mn O2作为靶材,分别以H2O、H2O2和Na OH溶液作为溶剂,利用纳秒脉冲激光对其中的靶材进行烧蚀,探究了烧蚀时间和激光能量对纳米粒子形态的影响。研究结果发现:在三种溶剂中都成功制备了圆球形的纳米粒子,在H2O2和Na OH溶液中制备的为纯Mn O粒子,而在H2O中制备的为Mn O和Mn3O4的混合物。通过TEM表征发现增大激光能量可以降低纳米粒子的粒径,当烧蚀时间由30 min增加到90 min时,溶液中粒径在100 nm左右的粒子数量明显降低,大多粒子粒径都保持在100 nm以下。Na OH溶液中的粒子团聚现象较弱,粒径分布较为均匀,同时还存在核壳结构纳米粒子。(3)利用激光液相烧蚀法对H2O、H2O2和Na OH溶液中的Cr2O3靶材进行烧蚀,成功在三种溶液中制备了纳米级的Cr2O3粒子,通过对激光能量和烧蚀时间的控制探究了其对纳米粒子形态的影响。研究发现,溶剂种类不会对纳米粒子的组成造成影响,而增大激光能量和增加烧蚀时间会使粒子的粒径降低并改善其分散性,当烧蚀时间从30min增加到90 min,溶液中粒径在50 nm左右的粒子几乎都转变为粒径在20 nm以下的粒子。
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