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脉冲激光诱导固-液界面反应,由于其具有瞬时高温高压的特点,在纳米材料的制备上具有独特的优越性。本文利用脉冲激光诱导固-液界面反应制备金、银纳米胶体,通过调整脉冲激光烧蚀的实验参数来实行金、银纳米粒子尺寸和形貌的可控制备,以及在液相中脉冲激光分别烧蚀金靶和铝靶制得分散性金纳米颗粒。通过对金、银纳米颗粒的形貌结构和性能表征,分析了液相中脉冲激光烧蚀的物理机制。实验和理论研究表明脉冲激光诱导固-液界面反应是一种极为有效的、简单的制备纳米材料的技术。
本论文的主要工作内容及创新点:
(1)通过液相中脉冲激光分别烧蚀Au、Ag靶制备Au、Ag纳米胶体,在恒定的实验条件下,首次研究了烧蚀时间对Au、Ag纳米粒子的影响,并利用较低能量的激光辐照所制备的Au纳米胶体,研究不同辐照时间对Au纳米胶体的影响。通过对比研究,发现随着烧蚀时间或激光辐照时间的延长,Au、Ag纳米粒子的平均粒径或链状的Au纳米粒子的长度逐渐增大,当时间达到一定时,Au、Ag纳米粒子的平均粒径或Au纳米链的长度不再随着时间的延长而变化。我们认为这是Au、Ag纳米粒子在吸收激光能量后的“爆炸作用”和熔化生长达到了平衡的原因。
(2)首次利用脉冲激光烧蚀技术分两步在水溶液中烧蚀Au靶和Al靶,得到了“化学纯净”的分散性Au纳米粒子,通过SEM、TEM对其形貌和结构表征,分析了Au纳米粒子分散的物理机制,认为这是因为Au纳米颗粒的表面包裹着Al2O3,其平均粒径为12.24nm,并测定Au纳米粒子的紫外可见吸收光谱,在520nm出有一较强的吸收峰,根据Mie理论,粒径为5~30nm的Au纳米颗粒的SPR峰在520nm左右,这与实验结果相一致。