一種采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構裝置制造方法
【專利摘要】一種采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置屬于激光制造領域。該裝置包括激光器、反射鏡、聚焦鏡、石英窗口、燒杯、燒蝕靶材、旋轉平臺，所述反射鏡位于聚焦鏡上方，所述聚焦鏡位于石英窗口上方，所述石英窗口位于燒杯頂部，所述燒蝕靶材固定在燒杯內底部，所述燒杯位于旋轉平臺上，石英窗口、燒杯與旋轉平臺轉軸同軸，旋轉平臺的轉速可調。采用本裝置在脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構過程中燒杯內液體被石英窗口與外界隔絕，不會外濺。可以提前通入氧氣或氮氣或氦氣，促進或保護燒蝕過程中納米結構的形成。.本裝置旋轉平臺外設，燒杯底部無需密封，既節省制造成本又不會在制備過程中污染液體。
【專利說明】一種采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型專利是一種采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置。

【背景技術】
[0002]伴隨著納米技術的發展，人們對納米顆粒的認識也越來越清晰，尤其以ZnO為代表的納米結構在電學、光學、催化方面表現出許多獨特的性能，在微納光電器件領域具有巨大的應用潛力。到目前為止有很多制備納米結構的文章，但都是采用的化學合成法，化學合成法具有工藝成熟，容易控制的特點，但是化學合成法在制備過程中不可避免的引入一些雜質，這大大限制了化學法合成產物的應用。脈沖激光液相燒蝕法是一種簡單，快速，綠色的制備納米材料的方法，采用脈沖激光燒蝕處于液相環境中的金屬靶材，得到分散在液體中的納米級顆粒。具有合成設備簡單，制備快速，制備過程中沒有雜質引入的特點。
[0003]但是，之前采用的燒蝕設備有一些不足:首先，之前的燒蝕設備都是開放式設備，燒蝕過程中，激光能量過高會導致液體飛濺。其次，開放式設備只能在大氣中使用，不能通入氣體促進或者保護燒蝕過程中的反應。第三，之前的燒蝕裝置一般采用步進電機直接帶動靶材旋轉，這樣需要在燒杯底部與電機之間進行良好的密封，這樣就提高了設備成本與復雜程度，維修起來也十分麻煩。


【發明內容】

[0004]本實用新型專利是一種采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置。
[0005]為了解決上述不足，本實用新型采用以下技術方案:
[0006]I) 一種采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置，包括準分子激光1、反射鏡2、鏡片支架3與支架座9、聚焦鏡4、石英窗口 5、燒杯6、燒蝕靶材7、可調速旋轉平臺8，所述反射鏡2位于聚焦鏡4上方,所述聚焦鏡4位于石英窗口 5上方,所述石英窗口 5位于燒杯6頂部，所述燒蝕靶材7固定在燒杯6內底部，所述燒杯6位于旋轉平臺8上，石英窗口 5、燒杯6與旋轉平臺8轉軸同軸，旋轉平臺8的轉速可調。
[0007]2)以上所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置，其特征在于采用的燒蝕靶材7已經去除氧化層，且表面經過機械拋光。
[0008]3)以上所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置，其特征在于所述的激光是KrF準分子激光，激光參數:波長248nm，單脈沖能量lOOmJ-lOOOmJ，重復頻率l_50Hz。
[0009]4)以上所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置，其特征在于所述石英窗口 5位于燒杯6頂部。
[0010]5)以上所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置，其特征在于所述燒蝕革巴材7固定在燒杯6內底部。
[0011]6)以上所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置，其特征在于所述燒杯6位于旋轉平臺8上。
[0012]7)以上所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置，其特征在于所述石英窗口 5、燒杯6與旋轉平臺8轉軸同軸。
[0013]8)以上所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置，其特征在于所述旋轉平臺8的轉速1-60轉/分鐘可調。
[0014]9)以上所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置，其特征在于所述燒杯6中可以在實驗前通入氧氣或氮氣或氦氣，并用石英窗口封口防止氣體外泄。
[0015]本裝置由于采取以上技術方案，其具有以下優點:
[0016]1.采用本裝置在脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構過程中燒杯內液體被石英窗口與外界隔絕，不會外濺。
[0017]2.采用本裝置在脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構過程中燒杯可以提前通入氧氣或氮氣或氦氣，促進或保護燒蝕過程中納米結構的形成。
[0018]3.本裝置旋轉平臺外設，燒杯底部無需密封，既節省制造成本又不會在制備過程中污染液體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型燒蝕裝置示意圖。
[0020]I準分子激光2反射鏡3鏡片支架
[0021]4聚焦鏡 5石英窗口6燒杯
[0022]7燒蝕靶材 8可調速旋轉平臺9支架座
[0023]圖2是采用本裝置制備的Ag納米顆粒的透射電子顯微鏡圖像。
[0024]圖3是采用本裝置制備的Au納米顆粒的透射電子顯微鏡圖像。
[0025]圖4是采用本裝置制備的ZnO納米顆粒的透射電子顯微鏡圖像。
[0026]圖5是采用本裝置制備的Ag/ZnO核殼納米結構納米顆粒的透射電子顯微鏡圖像。

【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對【具體實施方式】作進一步詳細描述，但不僅限于以下實施例。
[0028]實施例1:
[0029]將Ag靶先用30% (質量百分比濃度，以下同)硝酸浸泡I分鐘去除表面氧化層，將Ag金屬靶用細砂紙機械拋光，將拋光的Ag金屬靶先后在無水乙醇和去離子水中用超聲清洗機超聲15分鐘。把已清洗的Ag靶放置于裝有1ml去離子水的燒杯底部，將燒杯放置于旋轉平臺上，旋轉速度10轉/分鐘。用波長為248nm的KrF準分子激光(單脈沖能量400mJ,重復頻率5Hz)經反射后聚焦在Ag靶表面對Ag靶燒蝕30分鐘，得到Ag納米顆粒膠體。
[0030]圖2是采用本裝置用以上工藝制備的Ag納米顆粒的透射電子顯微鏡圖像。從圖中可以看出，本實驗裝置制備的Ag納米顆粒直徑為5-15nm,分散均勻,制備效果很好。
[0031]實施例2:
[0032]將Au靶先用30%的稀硝酸浸泡I分鐘去除表面氧化層，將Ag金屬靶用細砂紙機械拋光，將拋光的Au金屬靶先后在無水乙醇和去離子水中用超聲清洗機超聲15分鐘。把已清洗的Au靶放置于裝有1ml去離子水的燒杯底部，將燒杯放置于旋轉平臺上，旋轉速度15轉/分鐘。用波長為248nm的KrF準分子激光(單脈沖能量300mJ，重復頻率5Hz)經反射后聚焦在Au靶表面對Au靶燒蝕20分鐘，得到Au納米顆粒膠體。
[0033]圖3是采用本裝置用以上工藝制備的Au納米顆粒的透射電子顯微鏡圖像。從圖中可以看出，本實驗裝置制備的Au納米顆粒直徑為10-20nm，分散均勻，制備效果很好。
[0034]實施例3:
[0035]將Zn靶先用30%的稀硝酸浸泡I分鐘去除表面氧化層，將Zn靶用細砂紙機械拋光，將拋光的Zn金屬靶先后在無水乙醇和去離子水中用超聲清洗機超聲15分鐘。把已清洗的Zn靶放置于裝有1ml去離子水的燒杯底部，沖入氧氣5分鐘后立即蓋上石英窗口，將燒杯放置于旋轉平臺上，旋轉速度30轉/分鐘。用波長為248nm的KrF準分子激光(單脈沖能量200mJ，重復頻率1Hz)經反射后聚焦在Zn靶表面在I大氣壓氧氣氣氛下對Zn靶燒蝕15分鐘,得到ZnO納米顆粒膠體。
[0036]圖4是采用本裝置用以上工藝制備的ZnO納米顆粒的透射電子顯微鏡圖像。從圖中可以看出，本實驗裝置制備的ZnO納米顆粒直徑為25nm，制備效果很好。
[0037]實施例4:
[0038]將Zn靶先用30%的稀硝酸浸泡I分鐘去除表面氧化層，將Zn靶用細砂紙機械拋光，將拋光的Zn金屬靶先后在無水乙醇和去離子水中用超聲清洗機超聲15分鐘。把已清洗的Zn靶放置于裝有1ml的0.003mmol/L十二烷基硫酸鈉(SDS)溶液的燒杯底部，將燒杯放置于旋轉平臺上，旋轉速度60轉/分鐘。用波長為248nm的KrF準分子激光(單脈沖能量10mJ,重復頻率1Hz)經反射后聚焦在Zn靶表面對Zn靶燒蝕5分鐘，得到Zn/ZnO核殼結構納米顆粒膠體。
[0039]圖5是采用本裝置用以上工藝制備的Zn/ZnO核殼結構納米顆粒的透射電子顯微鏡圖像。從圖中可以看出，本實驗裝置制備的Zn/ZnO核殼結構納米顆粒核直徑為10-25nm，整體直徑為30-60nm,分散均勻,制備效果很好。
【權利要求】
1.一種采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置，其特征在于:包括準分子激光器、反射鏡、聚焦鏡、石英窗口、燒杯、燒蝕靶材和旋轉平臺，所述反射鏡位于聚焦鏡上方，所述聚焦鏡位于石英窗口上方，所述石英窗口位于燒杯頂部，所述燒蝕靶材固定在燒杯內底部，所述燒杯位于旋轉平臺上，石英窗口、燒杯與旋轉平臺轉軸同軸，旋轉平臺的轉速可調。
2.根據權利要求1所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置，其特征在于采用的燒蝕靶材已經去除氧化層，且表面經過機械拋光。
3.根據權利要求1所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結構的裝置，其特征在于所說的準分子激光是KrF準分子激光，激光參數:波長248nm，單脈沖能量1 OmJ-10 O OmJ，重復頻率 l-50Hz。
【文檔編號】B22F1/02GK204182917SQ201420585670
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】趙艷, 李雙浩, 蔣毅堅 申請人:北京工業大學