CN107584112B - 一种镓纳米棒的制备方法及其做为纳米马达的应用 - Google Patents

一种镓纳米棒的制备方法及其做为纳米马达的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107584112B
CN107584112B CN201710786025.2A CN201710786025A CN107584112B CN 107584112 B CN107584112 B CN 107584112B CN 201710786025 A CN201710786025 A CN 201710786025A CN 107584112 B CN107584112 B CN 107584112B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gallium
nanometer rods
nano
motor
application
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710786025.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107584112A (zh
Inventor
贺强
李泽生
郭斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201710786025.2A priority Critical patent/CN107584112B/zh
Publication of CN107584112A publication Critical patent/CN107584112A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107584112B publication Critical patent/CN107584112B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本发明提供了一种镓纳米棒的制备方法及其做为纳米马达的应用，本发明按照1g液态金属镓对应20mL分散介质投料，分散介质为去离子水与异丙醇的混合物，使用探头式超声破碎仪进行超声破碎，超声功率控制在800～1000W，时间为3～6h，期间注意补充因超声空化损失的分散剂；超声结束后，将获得的分散系静置10～14h，使其充分老化；将老化后的分散系在1000*G下离心3min，取上清液，上清液中即包含制备的镓液态金属纳米棒；制备得到液态金属纳米棒后，在局部光照下，可在分散系中进行可控聚集，获得具有图案化的群体行为的光响应的微纳米马达。本发明的优点在于制备快速、方便，且获得的粒子可以作为有光热效应的微纳米马达使用，具有较好的应用前景。

Description

一种镓纳米棒的制备方法及其做为纳米马达的应用
技术领域
本发明涉及一种镓纳米棒的制备方法及其做为纳米马达的应用，属于镓纳米棒的制备方法及其作为纳米马达的应用技术领域。
背景技术
镓元素具有熔点低，在室温下易呈现液态的特点。作为继汞之后受到大量关注的液态金属，镓元素具有低毒性、熔点低而沸点高因而不容易汽化等优点，吸引了纳米科学研究人员的关注。大部分金属都具有良好的光热效应，如果能够实现在光引导下的可控液态金属纳米粒子的聚集，将对光热治疗等一系列课题提示新的研究方向和思路。因此，利用超声场下物理分散可以制备较小纳米粒子的优点，采用超声破碎制备尺度较小的液态金属纳米棒，并探索其作为光响应的人造微纳米马达的应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述背景技术提出的问题，进而提供一种镓纳米棒的制备方法及其做为纳米马达的应用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种镓纳米棒的制备方法，步骤如下，
步骤一、按照1g液态金属镓对应20mL分散介质投料，分散介质为去离子水、异丙醇和稳定剂的混合物；
步骤二、使用探头式超声破碎仪对步骤一的物料进行超声破碎，超声功率控制在800～1000W，时间为3～6h，期间注意补充因超声空化损失的分散剂；
步骤三、超声结束后，将获得的分散系静置10～14h，使其充分老化；
步骤四、将老化后的分散系在1000*G条件下离心2～4min，取上清液，上清液中即包含制备的镓液态金属纳米棒，镓液态金属纳米棒的直径为80～200nm，长度为0.75～1.5μm。
步骤一中，所述的去离子水与异丙醇的体积比是9:1。
步骤一中，所述的稳定剂为巯基丙酸或柠檬酸钠，在混合物中的浓度为0.002mol/L。
步骤二中，所述超声功率控制在800W，时间为6h。
步骤二中，所述超声功率控制在900W，时间为5h。
步骤二中，所述超声功率控制在1000W，时间为3h。
步骤三中，所述超声结束后，将获得的分散系静置11h。
步骤三中，所述超声结束后，将获得的分散系静置12h。
步骤四中，将老化后的分散系在1000*G条件下离心3min。
镓纳米棒做为纳米马达的应用，将纳米马达放入分散介质中，在有基质辅助的光照下，利用镓金属的光热效应产生可控聚集，获得具有图案化的群体行为的光响应的微纳米马达。
其中辅助基质的制备方法，由以下步骤实现：
步骤一、配置浓度为5mg/mL的海藻酸钠溶液，并在其中掺杂市售的纳米二硫化钼颗粒，掺杂浓度为0.02mg/mL；
步骤二、取步骤一中配制的溶液5mL，向其中加入5mol/L的氯化钙溶液0.2mL，并将该溶液摇匀后铺展在洁净载玻片上；
步骤三、静置，待表面凝胶固化，即制备了海藻酸钙水凝胶层，作为辅助基质使用。
本发明中马达的运动原理是：镓纳米棒在受到光照的条件下，会吸收光子并转化为向周围传播的热量，进而带动周围的分散介质运动，促使纳米马达向光照区域聚集。
本发明的优点在于制备快速、方便，且获得的粒子可以作为有光热效应的微纳米马达使用，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为采用镓金属制备的液态金属纳米棒的扫描电镜照片，标尺3μm。
图2为采用镓金属制备的液态金属纳米棒的透射电镜照片，标尺1μm。
图3为制备的镓金属纳米棒的紫外-可见-近红外吸收光谱曲线图。
图4为液态金属纳米马达在点光源下聚集形成图案的对比照片：左侧为聚集前照片；右侧为聚集后照片，照片中央深色区域为液态金属纳米马达聚集区域。标尺 500μm。
具体实施方式
下面将对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
本实例中采用的分散介质为去离子水与异丙醇的混合物，去离子水与异丙醇的体积比是9:1，采用的稳定剂是巯基丙酸，浓度为0.002mol/L，制备所用仪器为超声破碎仪。
将纯镓与混合分散剂按照1g液态金属对应20mL分散介质放入烧杯中，880W功率下超声破碎4h，超声结束后，静置12h，1000*G条件下离心3min，取上清液保存。
制备的纳米棒长度0.8～1.1μm，直径约100nm。
实施例2
本实例中采用的分散介质为去离子水与异丙醇的混合物，去离子水与异丙醇的体积比是9:1，采用的稳定剂是巯基丙酸，浓度为0.005mol/L，制备所用仪器为超声破碎仪。
将镓铟合金与混合分散剂按照1g液态金属对应20mL分散介质放入烧杯中，900W功率下超声破碎6h，超声结束后，静置12h，1000*G条件下离心3min，取上清液保存。
制备的纳米棒长度0.75～1.2μm，直径约150nm。
实施例3
本实例中采用的分散介质为去离子水，采用的稳定剂是柠檬酸钠，浓度为0.002mol/L，制备所用仪器为超声破碎仪。
将纯镓与混合分散剂按照1g液态金属对应20mL分散介质放入烧杯中，930W功率下超声破碎4h，超声结束后，静置12h，1000*G条件下离心3min，取上清液保存。
制备的纳米棒长度1～1.2μm，直径约130nm。
实施例4
本实例中采用的分散介质为去离子水，采用的稳定剂是柠檬酸钠，浓度为0.005mol/L，制备所用仪器为超声破碎仪。
将纯镓与混合分散剂按照1g液态金属对应20mL分散介质放入烧杯中，960W功率下超声破碎4h，超声结束后，静置12h，1000*G条件下离心3min，取上清液保存。
制备的纳米棒长度1.3～1.5μm，直径约160nm。
实施例5
液态金属纳米棒结构的评价方法和结果。
如图1和图2所示，使用扫描电子显微镜(FEI Quanta 200F,USA)和透射电子显微镜(Hitachi H-7650,Japan)表征制备的镓纳米棒的形貌，观察发现，制备的纳米棒普遍呈圆柱形，扫描电镜二次电子模式下能观察到侧面的曲面形貌，单根纳米棒的各部分直径基本一致；纳米棒的长度为0.75～1.5μm，直径为80～200nm。
实施例6
本实施例验证了镓液态金属纳米棒的光热效应。
使用紫外-可见-近红外分光光度计(Hitachi U-4100,Japan)测试制备的液态金属纳米棒的吸光度，发现液态金属纳米棒在1200～300nm的波段内有全波长吸收(如图3所示)，表明液态金属纳米马达有较好的光-热转换效果。
实施例7
本实施例验证了光热驱动的液态金属纳米马达的可控聚集性。
实施例中(如图4所示)，将液态金属纳米马达分散在超纯水中，使分散系铺展在预先组装了基质的载玻片上；预先组装的基质为掺杂二硫化钼的海藻酸钙水凝胶。使用光学显微镜系统(Olympus BX-53,Japan)观察并记录液态金属纳米马达的运动情况，其中该显微镜系统集成了可聚焦的明场光源。使用该明场光源照射观察视野的中央局部，在持续照射30min后，可以观察到在视野中央发生了显著的液态金属纳米马达的聚集，而无额外光照区域无明显变化。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.镓纳米棒做为纳米马达的应用，其特征在于，将镓纳米棒放入分散介质中，在有基质辅助的光照下，利用镓金属的光热效应产生可控聚集，获得具有图案化的群体行为的光响应的纳米马达；
其中，镓纳米棒的制备方法，
步骤一、按照1g液态金属镓对应20mL分散介质投料，分散介质为去离子水、异丙醇和稳定剂的混合物；
步骤二、使用探头式超声破碎仪对步骤一的物料进行超声破碎，超声功率控制在800～1000W，时间为3～6h；
步骤三、超声结束后，将获得的分散系静置10～14h，使其充分老化；
步骤四、将老化后的分散系在1000*g条件下离心2～4min，取上清液，上清液中即包含制备的镓液态金属纳米棒，镓液态金属纳米棒的直径为80～200nm，长度为0.75～1.5μm。
2.根据权利要求1所述的镓纳米棒做为纳米马达的应用，其特征在于，步骤一中，所述的去离子水与异丙醇的体积比是9:1。
3.根据权利要求1所述的镓纳米棒做为纳米马达的应用，其特征在于，步骤一中，所述的稳定剂为巯基丙酸或柠檬酸钠，在混合物中的浓度为0.002mol/L。
4.根据权利要求1所述的镓纳米棒做为纳米马达的应用，其特征在于，步骤二中，所述超声功率控制在800W，时间为6h。
5.根据权利要求1所述的镓纳米棒做为纳米马达的应用，其特征在于，步骤二中，所述超声功率控制在900W，时间为5h。
6.根据权利要求1所述的镓纳米棒做为纳米马达的应用，其特征在于，步骤二中，所述超声功率控制在1000W，时间为3h。
7.根据权利要求1所述的镓纳米棒做为纳米马达的应用，其特征在于，步骤三中，所述超声结束后，将获得的分散系静置11h。
8.根据权利要求1所述的镓纳米棒做为纳米马达的应用，其特征在于，步骤三中，所述超声结束后，将获得的分散系静置12h。
9.根据权利要求1所述的镓纳米棒做为纳米马达的应用，其特征在于，步骤四中，将老化后的分散系在1000*g条件下离心3min。
CN201710786025.2A 2017-09-04 2017-09-04 一种镓纳米棒的制备方法及其做为纳米马达的应用 Active CN107584112B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710786025.2A CN107584112B (zh) 2017-09-04 2017-09-04 一种镓纳米棒的制备方法及其做为纳米马达的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710786025.2A CN107584112B (zh) 2017-09-04 2017-09-04 一种镓纳米棒的制备方法及其做为纳米马达的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107584112A CN107584112A (zh) 2018-01-16
CN107584112B true CN107584112B (zh) 2019-08-09

Family

ID=61050848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710786025.2A Active CN107584112B (zh) 2017-09-04 2017-09-04 一种镓纳米棒的制备方法及其做为纳米马达的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107584112B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110465920A (zh) * 2019-08-24 2019-11-19 哈尔滨工业大学 一种新型以花粉为模板的磁性花粉游动微机器人制备方法
CN112010342A (zh) * 2020-07-29 2020-12-01 宁波工程学院 一种γ-Ga2O3纳米片的制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5565301A (en) * 1978-11-10 1980-05-16 Seiko Epson Corp Production of intermetallic compound magnet
WO2010147673A2 (en) * 2009-06-19 2010-12-23 University Of Florida Research Foundation, Inc. Single-dna molecule nanomotor regulated by photons
CN102530853A (zh) * 2012-01-11 2012-07-04 哈尔滨工业大学 一种人造纳米管的制备方法及其做为纳米马达的应用
CN103011067A (zh) * 2012-12-28 2013-04-03 哈尔滨工业大学 介孔二氧化硅纳米马达及其制备方法和应用
CN105041593A (zh) * 2015-07-15 2015-11-11 武汉理工大学 双面神结构的光驱动纳米马达
WO2017017309A1 (es) * 2015-07-30 2017-02-02 Fundacion Para La Investigacion Biomedica Del Hospital Clinico San Carlos Método y dispositivo para análisis de material biológico, método de obtención y uso del mismo
CN106756813A (zh) * 2016-12-18 2017-05-31 江苏师范大学 一种微纳米马达及其制备方法
CN106891014A (zh) * 2017-02-28 2017-06-27 哈尔滨工业大学 一种镓及镓铟合金纳米棒的制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5565301A (en) * 1978-11-10 1980-05-16 Seiko Epson Corp Production of intermetallic compound magnet
WO2010147673A2 (en) * 2009-06-19 2010-12-23 University Of Florida Research Foundation, Inc. Single-dna molecule nanomotor regulated by photons
CN102530853A (zh) * 2012-01-11 2012-07-04 哈尔滨工业大学 一种人造纳米管的制备方法及其做为纳米马达的应用
CN103011067A (zh) * 2012-12-28 2013-04-03 哈尔滨工业大学 介孔二氧化硅纳米马达及其制备方法和应用
CN105041593A (zh) * 2015-07-15 2015-11-11 武汉理工大学 双面神结构的光驱动纳米马达
WO2017017309A1 (es) * 2015-07-30 2017-02-02 Fundacion Para La Investigacion Biomedica Del Hospital Clinico San Carlos Método y dispositivo para análisis de material biológico, método de obtención y uso del mismo
CN106756813A (zh) * 2016-12-18 2017-05-31 江苏师范大学 一种微纳米马达及其制备方法
CN106891014A (zh) * 2017-02-28 2017-06-27 哈尔滨工业大学 一种镓及镓铟合金纳米棒的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
电场驱动液态金属马达;张道林等;《中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十一分会：胶体与界面化学》;20160731;第53页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107584112A (zh) 2018-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zeng et al. Enhanced solar thermal conversion and thermal conduction of MWCNT-SiO2/Ag binary nanofluids
Chen et al. Investigation into Au nanofluids for solar photothermal conversion
Yang et al. In (OH) 3 and In2O3 nanorod bundles and spheres: microemulsion-mediated hydrothermal synthesis and luminescence properties
Chen et al. Simple solution-phase synthesis of soluble CdS and CdSe nanorods
Zhuang et al. Indium hydroxides, oxyhydroxides, and oxides nanocrystals series
Zhou et al. Microsphere organization of nanorods directed by PEG linear polymer
CN103623852B (zh) 一种上转换纳米晶/二氧化钛复合纳米材料及其制备方法
Chen et al. L-Cysteine-assisted controlled synthesis of selenium nanospheres and nanorods
Wang et al. Photothermal efficiency enhancement of a nanofluid-based direct absorption solar collector utilizing magnetic nano-rotor
CN107584112B (zh) 一种镓纳米棒的制备方法及其做为纳米马达的应用
CN106891014B (zh) 一种镓及镓铟合金纳米棒的制备方法
Liu et al. Morphology control of β-In2S3 from chrysanthemum-like microspheres to hollow microspheres: synthesis and electrochemical properties
CN102531063A (zh) 一种石墨烯负载wo3纳米线复合材料及其制备方法
Yao et al. Porous CdTe nanocrystal assemblies: ligation effects on the gelation process and the properties of resultant aerogels
Fang et al. Hydrothermal synthesis of nanostructured CuS for broadband efficient optical absorption and high-performance photo-thermal conversion
Khashan et al. Synthesis of ZnO: Mg nanocomposite by pulsed laser ablation in liquid
CN106735286A (zh) 氧化石墨烯/金纳米复合材料及其制备方法和应用
Cheng et al. Self-assembly synthesis of single-crystalline tin oxide nanostructures by a poly (acrylic acid)-assisted solvothermal process
Jing et al. Ultrasonic exfoliated ReS2 nanosheets: fabrication and use as co-catalyst for enhancing photocatalytic efficiency of TiO2 nanoparticles under sunlight
CN103923620A (zh) 基于纳米粒子电磁波吸收的热储存复合材料的制备方法
CN109621988A (zh) 一种海胆状空心结构镍铜硒三元纳米催化材料及其制备方法和应用
CN110511438A (zh) 一种利用微流法制备光热蒸发凝胶薄膜的方法
Onwudiwe et al. Surfactant mediated synthesis of ZnO nanospheres at elevated temperature, and their dielectric properties
CN102784925A (zh) 一种以醋酸奥曲肽为模板水相制备金纳米粒子链的方法
Afrin et al. Liquid elementary metals and alloys: Synthesis, characterization, properties, and applications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant