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《浙江大学》 2003年
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激光消融制备有机纳米颗粒的理论与实验研究

李博  
【摘要】: 金属和半导体纳米颗粒因其具有奇特的物理和化学特性而使得它们倍受重视。近年来一些学者提出了有机纳米颗粒的制备方法,人们发现有机纳米颗粒同样也具有显著的尺寸效应,这将使得纳米颗粒的研究从无机领域拓展到有机领域。经对比,发现水溶液中激光消融法是制备不溶和难溶于水的有机化合物纳米颗粒的简单有效方法,值得注意的是有机化合物的胶状水溶液可以通过此方法直接得到,这也将使得水可以替代其他的有机溶剂而应用在大多数化工领域中。 论文系统的研究了水溶液中激光消融制备有机染料——金属酞菁化合物纳米颗粒的过程,发现了很多新现象,提出了改进该方法的新技术,主要成果如下: 1.成功的制备了平均直径为100nm的α和β晶型的酞菁铜纳米颗粒,并对制备的纳米颗粒进行了X射线衍射、紫外可见光谱和傅立叶红外光谱分析,发现激光消融前后酞菁铜相应的两种晶型均没有发生变化,说明这两种晶型的酞菁铜在激光消融过程中都是稳定的,同时也证明了激光消融方法作为制备这两种晶型酞菁铜纳米颗粒的简单有效性。 2.在对酞菁氧钒纳米颗粒的制备中,发现过长时间的激光照射并不能继续提高纳米颗粒的产量,溶液在低温环境下进行激光消融更有助于提高纳米颗粒的 制备效率。我们认为纳米颗粒在水溶液中受到的疏水作用力是引起纳米颗粒再聚集的主要原因,从而导致制备效率的下降。 3.在激光光束能量密度分别为50、120和200mJ/cm~2下对所制备得到的酞菁氧钒纳米颗粒进行原子力显微镜分析,表明其平均颗粒直径分别为55、105和 110nm,从而发现制备得到纳米颗粒的平均直径随着激光强度的增大而增大。 4.由光热消融机理给出了激光消融的数学模型,并对单脉冲激光消融深度进行了数学推导。 5.为了减缓水溶液中纳米颗粒的再聚集作用,在溶液中分别加入离子型和非离 子型两种表面活性剂,发现其都具有以下四个作用:1.)提高纳米颗粒的制备 效率;11.)提高纳米颗粒在水溶液中的稳定性;Ill.)降低制备所需的激光消融 阈值;IV)减小制备得到的纳米颗粒的平均颗粒直径。 6.通过改变表面活性剂在水溶液中的浓度发现可以控制制备得到的酞曾氧钒纳 米颗粒的晶体结构。当表面活性剂处于较高浓度时,制备得到的酞普氧钒纳 米颗粒处于相*型,当表面活性剂浓度较低时,制备得到其相1型纳米颗粒。 研究还发现表面活性剂的浓度超过其临界胶束浓度后会加速纳米颗粒相1型 向相*型的转变,我们认为热效应是导致晶型转变的原因。 7.通过调节表面活性剂的浓度发现会对酞著铁纳米颗粒胶状水溶液吸收光谱在 Q带内峰值波长产生近100 tun大幅度蓝移和红移的特殊现象。随着表面活性 剂浓度的增大会使峰值波长向短波长方向移动,当降低表面活性剂浓度后, 其峰值波长会从短波长处重新向长波长方向移动。研究发现对酞菩铁纳米颗 粒包裹的表面活性剂胶束的结构变化是产生此现象的主要原因。酞臂铁纳米 颗粒具有的这种特性可使其用于信息存储、图像显示等领域。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TN249

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【参考文献】
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