利用毫秒脉冲激光合成新型纳米结构

《利用毫秒脉冲激光合成新型纳米结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、摘要激光能够提供局部的高温高压环境，而且加热、冷却速度快，激光法已经成为一种绿色、简易的制备纳米材料的方法。但现在激光法制备纳米材料主要采用的是纳秒脉冲激光，其有效作用时间短，合成材料的效率低。本文采用毫秒脉冲激光作用气相和液相中固体靶材来制备不同成分和不同结构的纳米材料，研究毫秒脉冲激光形成纳米材料的机理及其优势。利用毫秒脉冲激光辐照气相中金属靶材，在常温常压下得到了不同的金属基纳米结构，并研究了激光与气相中金属靶材作用的物理过程及这些纳米结构的形成机制。激光作用金属靶材后，先形成金属纳米颗粒，然后发生表面反应，由于不同金属原子的扩散系数及固溶碳的能力不同，导致形成了不同结构的纳米材料，

2、包括氧化镁十四面体空心结构、碳包覆钴(镍、铁)纳米颗粒、氧化钴(锌、铅)包钴(锌、铅)核壳结构和氧化铝(铜)纳米晶。利用毫秒脉冲激光辐照氩气／正庚烷蒸气中的硅片，通过改变激光参数如频率、脉宽等，制备出不同的硅一碳纳米结构，如细小的碳化硅纳米晶、碳包碳化硅核壳结构、碳包硅管状结构和碳包碳化硅纳米棒等，其形成过程同样遵循表面反应模型。利用毫秒脉冲激光作用葡萄糖水溶液中的硅片，首次利用有机液体碳源，制备了在溶液中分散良好的金刚石纳米颗粒。提出了纳米金刚石的形成机制与化学气相沉积法制备金刚石薄膜的机理类似，激光作用硅片后，硅片被加热可以提供热量来使葡萄糖分子分解和电离，产生的C作为碳源，形成各种结

3、构碳的团簇，同时产生的OH基团和F等刻蚀非金刚石碳的能力比刻蚀金刚石的能力强，只有金刚石结构的团簇能够形核、生长。实验表明，此机制还可以扩展到其他碳源系统，是一种很有潜力的制备金刚石纳米颗粒的方法。关键词t毫秒脉冲激光金属基纳米结构硅一碳纳米结构金刚石纳米颗粒ABSTRACTLasercanprovidelocalizedhightemperature，highpressure，hi【ghheatingandcoolingrate，laserablationhasbecomeagreen，facilemethodtopreparenanomaterials．111ecommonlaseru

4、sedtopreparenanomaterialsarenanosecondpulsedlaser,anditsyieldwasverylowduetoshortworkingtime．Inthisthesis，millisecondpulsedlaserwasusedtoablatesolidtargetingasorliquidtopreparevariousnanomaterials，meanwhile，themechanismsofnanostructureformationwerealsostudied．Weobtaineddiversemetal—basednanostruct

5、uresbymillisecondpulsedlaserablationmetaltargetingasatambienttemperatureandpressure．Thefollowingmechanismfortheformationofnanostructurewasproposed：metalnanoparticlesformedafterpulsedlaserablation，andthenthereactionoccurringatthesurfaceofmetalnanopanicles，besides，thefinalstructurewasdeterminedbythe

6、diffusioncoefficientandtheoxidizabilityofthegasenviroment．ThenanostructuresinvolveMgOhollowtetrakaidecahedron，carboncoatedCoOqi，Fe)nanoparticles，Co(Zn，Pb)oxidecoatedCo(Zn，Pb)core-shellstructureandAI(Cu)oxidenanocrystalsandSOon．DiverseSi-Cnanostructureswereobtainedbychangingtheparametersofpulsedlas

7、erunderthelaserablationsiliconwaferinArandn-heptanesteammixedgas，includingultrafineSiCnanocrystals，carboncoatedSiCcore-shellstructure，carboncomedSitubularstructureandcarboncomedSiCnanorods．Theirformationprocesses