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液相中脉冲激光烧蚀制备金属纳米粒子胶体的研究

徐兵  
【摘要】: 金属纳米粒子胶体属于零维新型纳米材料。由于其化学和物理特性与传统的块状材料有很大的差异,因而在催化剂、吸收剂、生物传感器和新型纳米技术装置等领域有着广阔的应用前景。然而,目前现有的金属纳米粒子胶体制备方法均存在着一些不足,如纯度不高、平均粒径大、粒径分布宽等。因此研究和开发一种以克服上述不足的新型金属纳米粒子胶体制备方法就具有重要的理论意义和实际意义。 本文在系统地总结了国内外有关纳米材料制备的研究历史和现状基础上,首先利用自行设计并制造的实验装置,研究了脉冲激光烧蚀技术在液相中制备金属纳米粒子胶体。其次,利用透射电镜和紫外可见分光光度计来表征金属纳米粒子胶体的成分、尺寸分布以及形貌,进而探讨了激光参数对Ag纳米粒子胶体的影响。在实验数据的基础上,应用人工神经网络模型优化了激光参数,并获得了特征最佳的Ag纳米粒子。在优化过的激光参数下,讨论了实验条件对金属纳米粒子胶体的影响。此外,应用“爆炸”和“熔化生长”模型讨论了激光参数对金属纳米粒子胶体的影响规律。通过多种表征手段和理论分析,取得的主要结果如下: 1、金属纳米粒子的平均粒径及其分布强烈地取决于激光参数、烧蚀时间、环境液体和表面活性剂。 2、在其它激光参数和实验条件相同的情况下,不同能量密度的激光几乎在同一烧蚀时间获得了特征最好的纳米粒子,此时的“爆炸”作用等于“熔化生长”作用。 3、在相同的条件下,烧蚀各种金属靶材(Ag、Ti和Au),获得的Au纳米粒子的特征是最好的。


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