CN114632481A - 一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法,利用纳秒平行脉冲激光熔蚀金属靶材，制备分散均匀、尺度均一的金属纳米颗粒，不需要添加其他化学试剂，无引进多余元素，其制备方法简单、环保、产品纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料技术领域,特别是涉及平行脉冲激光熔蚀金属靶材制备均分散金属纳米颗粒胶体的制备方法。
背景技术
脉冲激光烧蚀作为一种快速合成各种纳米材料的技术引起了人们的广泛关注，脉冲激光液相熔蚀产生粒子的基础过程是非常快速和复杂的。对于纳秒脉冲激光，脉冲持续时间比电子-声子耦合的特征时间标度要长得多。激光与金属相互作用后，由于吸收、加热、能量传递、蒸发和电离同时发生，随后入射激光的能量会使物质电离，并通过逆轫致辐射加速稠密等离子体的形成，由于液体介质的约束作用，等离子体羽流会以更高的温度和密度形成。在等离子体与液体的相互作用下，等离子体淬火和周围的液体介质会被等离子体羽流的边缘同时汽化或电离，形成空化泡，由于液相介质的限制，空化气泡内部形成高温高压状态。随着空化气泡的瓦解，形成的纳米颗粒被释放到液体介质中。脉冲激光作为一种新型的纳米颗粒制备技术，具有鲜明的特点，无需多余化学试剂，制备产物绿色清洁。经过发展不同的方法被采用，如添加有机溶剂、外电场辅助、温度辅助等控制纳米材料的形貌、组成和结构。例如Beibei Pang利用脉冲激光聚焦熔蚀金属钌，在不同溶剂中制备钌纳米颗粒。P.Liu利用外加电场辅助脉冲激光熔蚀金属锗，大规模的制备各种形状的GeO2微纳米颗粒。
聚焦脉冲光熔蚀金属，由于较强的激光峰值功率，作用区域产生强烈电离，因此发生强烈相爆炸，密集等离子体羽流与较大空化气泡中易生成几十纳米尺寸的颗粒。制备的金属纳米颗粒的尺寸分布易形成双模分布。与聚焦脉冲光熔蚀金属相比，平行脉冲光熔蚀金属的现象有所区别，激光峰值功率低，无法充分产生电离，不易发生相爆炸，其等离子羽流表现为在表面形成大量的微等离子体，平行激光产生的空化气泡为众多较小的空化气泡。因此利用平行脉冲激光熔蚀金属制备均分散的纳米颗粒。但无论是聚焦脉冲激光还是平行脉冲激光，固定金属靶材熔蚀无法避免后续脉冲的多次辐照，从而可能影响到产生的纳米颗粒尺寸分布。
基于平行脉冲熔蚀金属的现象，本技术提供了一种利用平行脉冲激光熔蚀金属，并采用不同的熔蚀方式获得，制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，解决上述背景技术中提出的问题。
本发明通过以下的技术方案实现：一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，包括以下步骤：
选择Cu、Ag金属靶材，打磨抛光，置于圆形槽体中, 圆形槽体置于旋转电机中旋转，选择乙醇溶剂加入到圆形槽体内，乙醇溶剂液面距靶材高度5mm，调节平行脉冲激光参数，设置熔蚀时间，熔蚀结束即制备出金属纳米颗粒胶体。
或采用以下步骤：选择Ru、Pd、Pt金属靶材至于含有溶剂的溶液内，选择液体推进器，利用液体推进器控制单位时间内液体体积，调节平行脉冲激光参数，利用液体推进器，使溶液流过流道，带走激光熔蚀颗粒，收集激光熔蚀的纳米颗粒，即制备出贵金属均分散的纳米颗粒胶体。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：1)利用平行脉冲激光熔蚀金属靶材，制得尺寸均一的金属纳米颗粒胶体，胶体溶液中没有引入其他元素，产品纯度高、技术方法绿色、环保。
2）通过利用流动的液体及时带走产生的纳米颗粒，使产生的纳米颗粒避免受到后续脉冲作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为制备的金属纳米颗粒胶体示意图一。
图2为制备的金属纳米颗粒胶体示意图二。
图3为制备的金属纳米颗粒胶体示意图三。
图4为制备的金属纳米颗粒胶体示意图四。
图5为实施例一和实施例二工作示意图。
图6为实施例三和实施例四工作示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，包括以下步骤：
选择Cu、Ag金属靶材，打磨抛光，置于圆形槽体中, 圆形槽体置于旋转电机中旋转，选择乙醇溶剂加入到圆形槽体内，乙醇溶剂液面距靶材高度5mm，调节平行脉冲激光参数，设置熔蚀时间，熔蚀结束即制备出金属纳米颗粒胶体。
实施例1
利用平行脉冲激光熔蚀金属靶材制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，包括如下步骤：
1）平行脉冲激光熔蚀金属示意图在附图5中，将打磨干净的Ag、Cu金属靶材置于圆形槽体中, 圆形槽体置于旋转电机中旋转，转速10rpm，溶剂液面距离靶材表面距离5mm。
2）设置激光参数：波长532nm，激光器输出能量30mJ，脉冲频率50Hz。
3)选择溶剂乙醇。
4）设置熔蚀时间10min，熔蚀结束收集制备的金属纳米颗粒胶体，成品如图1。
实施例2
利用平行脉冲激光熔蚀金属靶材制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，包括如下步骤：
1）平行脉冲激光熔蚀金属示意图在附图5中，将打磨干净的Ag、Cu金属靶材置于圆形槽体中,圆形槽体置于旋转电机中旋转，转速10rpm，溶剂液面距离靶材表面距离5mm。
2）设置激光参数：波长1064nm，激光器输出能量60mJ，脉冲频率50Hz。
3)选择溶剂乙醇。
4）设置熔蚀时间15min，熔蚀结束收集制备的金属纳米颗粒胶体，成品如图2。
一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，采用以下步骤：选择Ru、Pd、Pt金属靶材至于含有溶剂的溶液内，选择液体推进器，利用液体推进器控制单位时间内液体体积，调节平行脉冲激光参数，利用液体推进器，使溶液流过流道，带走激光熔蚀颗粒，收集激光熔蚀的纳米颗粒，即制备出贵金属均分散的纳米颗粒胶体。
实施例3
1）自制的液体流动装置，其装置与熔蚀示意图在附图6中，将打磨干净的Ru、Pd、Pt金属靶材至于含有溶剂的溶液内置于流动装置中。
2）设置激光参数：波长532nm，激光器输出能量80mJ，脉冲频率100Hz.
3）选择溶剂为超纯水, 利用液体推进器控制每分钟通过流道的液体体积1mL。
3)利用液体推进器，使溶液流过流道，带走激光熔蚀颗粒，收集激光熔蚀的纳米颗粒，成品如图3。
实施例4
1）自制的液体流动装置，其装置与熔蚀示意图在附图6中，将打磨干净的Ru、Pd、Pt金属靶材至于含有溶剂的溶液内置于流动装置中。
2）设置激光参数：波长1064nm，激光器输出能量200mJ，脉冲频率200Hz.
3）选择溶剂为超纯水，利用液体推进器控制每分钟通过流道的液体体积10mL。
3)利用液体推进器，使溶液流过流道，带走激光熔蚀颗粒，收集激光熔蚀的纳米颗粒，成品如图4。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
选择Cu、Ag金属靶材，打磨抛光，置于圆形槽体中, 圆形槽体置于旋转电机中旋转，选择乙醇溶剂加入到圆形槽体内，乙醇溶剂液面距靶材高度5mm，调节平行脉冲激光参数，设置熔蚀时间，熔蚀结束即制备出金属纳米颗粒胶体。
2.如权利要求1所述的一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，其特征在于：平行脉冲激光脉宽7-10ns。
3.如权利要求1所述的一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，其特征在于：平行脉冲激光熔蚀金属靶材时间为10min。
4.如权利要求1所述的一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，其特征在于：步骤1中平行脉冲激光熔蚀金属靶材,圆形槽体转速10rmp。
5.一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：选择Ru、Pd、Pt金属靶材至于含有溶剂的溶液内，选择液体推进器，利用液体推进器控制单位时间内液体体积，调节平行脉冲激光参数，利用液体推进器，使溶液流过流道，带走激光熔蚀颗粒，收集激光熔蚀的纳米颗粒，即制备出贵金属均分散的纳米颗粒胶体。
6.如权利要求1所述的一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，其特征在于：平行脉冲激光的波长为1064nm，能量为60mJ,频率50Hz。
7.如权利要求1所述的一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，其特征在于：平行脉冲激光的波长为532nm，能量为30mJ,频率50Hz。
8.如权利要求1所述的一种制备均分散金属纳米颗粒胶体的方法，其特征在于：液体推进器一分钟流动液体体积为1-40ml。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220617 |
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