基于微流控技术的高效液相脉冲激光烧蚀法

液相脉冲激光烧蚀法(PLAL)具有绿色环保、适用范围广及可制备复合材料等优点,受到学术界的广泛关注,但是较低的制备效率限制了它进一步发展。将微流控技术与液相脉冲激光烧蚀法相结合,在硅基微流控芯片中实现了快速高效制备晶格型(400~800nm)和球型(100~300nm)硅纳米结构。通过扫描电子显微镜和光谱仪对其形貌结构及分布情况进行了测试表征,获得了微流控流速、激光烧蚀功率与纳米粒子制备效率之间的关系。该方法将液相脉冲激光烧蚀法的最高制备效率提高了30%以上,达到87.5mg/min,为将来液相脉冲激光烧蚀法工业化生产提供一种新的技术路线。     

金红石型纳米TiO2粉体的制备及其分散

为使金红石型纳米TiO2在水溶液中良好稳定地分散,采用Ti(SO4)2水热合成法,在低温下制备了纳米TiO2粉体,并选取几种无机、有机分散剂对合成的TiO2在水中的分散行为进行了比较。XRD图谱显示,合成的TiO2为金红石型;TEM照片表明,TiO2颗粒粒径在100nm左右,且基本为球状颗粒;分散测试得出以质量比为1:1混合的三聚磷酸钠和1631作为复合分散剂具有最佳的分散效果,分散率在70%左右。     

水热法合成金红石型TiO_2微米花的研究

采用水热法在玻璃基板上制备了TiO2微米花,研究了反应物TiCl3的起始浓度、反应温度和反应时间对生成产物的形貌与晶型影响,并对产物进行SEM和XRD表征。结果表明:生成的TiO2晶体为金红石型,TiO2微米花的直径约2μm,它由TiO2纳米棒自组装而成,TiO2纳米棒呈现长方体形,棒径约50nm,棒长大约1μm。     

激光化学气相沉积法制备TiO2薄膜

利用激光化学气相沉积(LCVD)方法,以钛金属有机化合物为前驱体,以O2为反应气体,在激光功率PL为0～200 w、基板预热温度为400～700℃的条件下,制备出了金红石型TiO2薄膜和金红石型与锐钛矿型混合TiO2薄膜.研究表明,激光功率和基板预热温度对所沉积的TiO2薄膜的物相组成、截面组织,表面形貌和薄膜生长速度均有着显著的影响.     

飞秒激光诱导石墨表面周期性纳米结构

介绍了使用近阈值飞秒激光(脉宽130 fs,中心波长800 nm)烧蚀高定向热解石墨(HOPG)的实验,研究了激光强度与烧蚀深度、激光强度与烧蚀面积之间的关系,计算得到石墨的烧蚀阈值为0.44 J/cm2.使用SEM观察样品表面的烧蚀凹坑,发现两种不同的周期性纳米结构,其周期分别为400 nm和100 nm左右.通过改变脉冲数量、激光能量等参数,分析了各种结构的形成条件.     

激光液相烧蚀法制备纳米粒子研究进展

纳米材料具有特殊的化学特性,在光电子、催化、医药、军事等领域展现出了广阔的应用前景。激光液相烧蚀法(PLAL)是当前纳米粒子制备领域的研究热点之一,其利用脉冲激光在液相中创造出超高温、超高压的环境,通过改变脉冲激光的波长、脉宽、频率以及溶剂、靶材的种类等,来达到控制纳米粒子形态和尺寸的目的。本文介绍了激光液相烧蚀法的基本原理,综述了激光液相烧蚀法制备金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子、合金纳米粒子以及非金属纳米粒子的最新研究进展,总结了纳米粒子制备过程的影响因素和产物的性能。基于国内外研究进展,提出了激光液相烧蚀法制备纳米粒子的改进方向。     

超声法制备TiO2纳米棒及其光催化性质的研究

研究了TiO2纳米棒的制备和形成机理及其在光催化降解活性艳红中的应用。采用超声法,以TiCl4为原料,制备了纳米TiO2。SEM结果显示所制备的TiO2为棒状结构,直径30 nm左右,长约200 nm。比表面积为60.500 7 m2/g。XRD显示其为金红石型晶体,700℃烧结后结晶程度增强,形貌保持不变,比表面积降到37.963 2 m2/g。超声法制备的TiO2纳米棒700℃烧结后应用于光催化降解活性艳红时,降解率高达98.94%,表现出优于P25的催化活性。     

纳米TiO_2光催化降解次甲基蓝的影响因素研究

以TiCl4为原料,采用水解沉淀法,并在空气气氛下于不同温度煅烧2h,制备得到纳米TiO2。采用XRD、TEM及UV-Vis对样品进行表征。在卤钨灯照射下,研究了不同煅烧温度、不同pH值以及H2O2的加入等因素对TiO2光催化降解次甲基蓝的影响。结果表明:以水解沉淀法制备的纳米TiO2,随煅烧温度的提高,在600℃开始向金红石相转变,1000℃时全部转变为金红石相,并且TiO2粒子长大,吸收带边向长波方向移动。锐钛矿相与金红石相共存的纳米TiO2比纯锐钛矿相和金红石相有更优异的光催化活性,在卤钨灯下照射90min,对次甲基蓝的降解率达到97%。     

飞秒激光烧蚀氯金酸水溶液制备金纳米粒子

利用波长为800nm、脉宽为30fs的脉冲激光聚焦后烧蚀氯金酸(HAuCl4·3H2O)水溶液制备了金纳米粒子,借助紫外-可见吸收光谱、透射电镜形貌、X射线衍射谱和选区电子衍射谱分析了氯金酸水溶液浓度、激光脉冲能量和分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)添加量等对金纳米粒子粒径及其分布的影响。实验结果表明:金纳米粒子的表面等离子体共振吸收峰约在530nm波长处;在其他条件不变的条件下,较低的溶液浓度、较高的激光能量和较高的PVP添加量有利于获得粒径较小、粒径变化范围较窄且分散性较高的金纳米粒子;制备的金纳米粒子绝大多数为球形,并具有多晶结构,金纳米晶体的(111)、(200)、(220)和(311)晶面都有较强的X射线衍射峰;金纳米粒子的生长过程分为团聚和吸附两个阶段。     

脉冲激光烧蚀法制备Ag纳米粒子胶体

为了研究激光参数对Ag纳米粒子胶体的影响,采用不同重复率和能量密度的脉冲激光对蒸馏水中的Ag靶烧蚀10 min来制备Ag纳米粒子胶体.通过透射电镜(TEM)和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计分析了Ag纳米粒子胶体的大小、形貌和吸收光谱,同时由Image-ProPlus软件分析计算了粒子的平均粒径及其分布.结果表明,由重复率为10 Hz,能量密度为4.2 J/cm2的脉冲激光烧蚀10 min后制备的Ag胶体纳米粒子平均粒径最小(D=17.54 nm),粒径分布最窄(δ=36.86 nm),且形貌较均匀.从而证实了通过调节激光参数来控制纳米粒子尺寸和形貌的可行性.另外,在实验基础上,应用熔化生长"与爆炸"模型讨论了激光烧蚀工艺参数对Ag纳米粒子胶体的影响规律.     

激光气化生物组织的试验研究

激光气化生物组织是激光医学应用中的重要方面。探索激光参数对气化效率的影响是激光生物医学的重要研究内容。本文实验研究了532nm、1064nm和1320nm脉冲激光气化离体猪肝脏组织的试验效应,对比三种激光在不同频率、不同脉宽下的气化深度和热损伤深度,结果表明:在气化含血组织中,脉冲532nm脉冲激光的气化效率最高,热损伤区域最小。     

532 nm nanosecond pulse laser triggered synthesis of ZnO2 nanoparticles via a fast ablation technique in liquid and their photocatalytic performance

Cubic phase zinc peroxide nanoparticles (ZnO₂ NPs) with an average diameter of ca. 9–15 nm have been synthesized via a fast nanosecond pulse laser ablation in liquid technique (PLAL), using H₂O₂ aqueous solution as the ablation media and a 532 nm pulsed laser as the irradiation source and low-cost zinc powder as the solid target. Both the laser energy and ablation time potentially have a substantial influence on the formation of ZnO₂ NPs. Due to its relatively high oxidation level as well as its hydrophilic wetting behavior, the as-synthesized ZnO₂ NPs exhibit efficient photocatalytic degradation ability of Rhodamine B (RB) whilst remaining stable to photodegradation. The possible mechanisms of the photocatalytic behavior have been discussed in what follows.     

Modification of the Surface of Nickel by the Femtosecond Laser Pulses

Experimental results of the formation of a periodic submicron structure on the surface of polycrystalline nickel (Ni) under laser irradiation in air and in a liquid medium (distilled water) are presented. The geometry of the formed surface structures is determined by electron-microscopy methods. When irradiated in air, the structure is formed above the base surface of the sample, and when irradiated in the liquid, it is formed below the base surface. The dimensions of the pure Ni nanoparticles formed during laser ablation of the nickel sample in the liquid were determined.     

193nm准分子激光光解切除皮肤切除深度与照射剂量的研究

八十年代初,随着准分子激光器研制的发展,各国学者从193nm准分子激光能精确蚀刻多聚化合物得到启发,开始研究此波长激光与生物组织的相互作用。Srinvasan与Lane分别用皮肤、肌肉、牙齿、角膜等生物样品试验,发现光量子为6.4eV的紫外激光与生物组织作用时,主要是光化学作用(Photochemical mechanism),受照区域周围热损伤轻微。深入的研究表明:适当控制激光的各种物理参数(脉冲重复频率、单脉冲的能量及照射时间),就可对生物样品进行光分解(Photodecomposition)及光解切除(Photoablation)。七十年代以     

Nd:YAG纳秒脉冲激光水下烧蚀锗靶研究

激光在液体中烧蚀靶材不仅能改变靶材表面形貌,还能在溶液中制备出微纳材料。作为一种“绿色”、低成本以及方便操作的材料制备方法受到许多学者的关注。利用Nd:YAG纳秒脉冲激光在水下烧蚀锗靶制备微米级和亚微米级锗颗粒。通过紫外-可见吸收光谱、X射线衍射谱（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）,研究了锗颗粒产物的特性。接着,具体研究了锗靶在激光烧蚀后的凹坑形貌和烧蚀质量。发现烧蚀质量随着激光脉冲次数的增加而增加,但增加的比例却在下降,即烧蚀效率在降低。最后,分析了烧蚀效率降低的原因,为提高液相激光烧蚀法制备材料的效率提供理论参考和可行方案。     

基于157nm深紫外激光的蓝宝石基片微加工

为了探索157nm深紫外激光对蓝宝石材料的微加工技术,采用157nm激光微加工系统,对蓝宝石基片进行了扫描刻蚀和打孔加工,以研究激光工艺参量与刻蚀深度、表面形貌的关系,分析了157nm深紫外激光对蓝宝石材料的作用机理,并利用扫描刻蚀法在蓝宝石基片上加工了一个2维图形。由实验结果可知,157nm深紫外激光作用于蓝宝石材料是一个光化学作用与光热作用并存的加工过程,适合扫描刻蚀的加工参量为能量密度3.2J/cm2,重复频率10Hz～20Hz,扫描速率0.15mm/min;在能量密度2.5J/cm2下的刻蚀率为0.039μm/pulse。结果表明,通过对激光重复频率和扫描速度的控制可实现蓝宝石材料的精细微加工。     

激光烧蚀石墨/硝酸钾的发射光谱特性研究

为了研究激光点火过程中的化学反应历程,采用光谱分析方法分析研究了1064nm脉冲激光作用下石墨/硝酸钾烟火药剂的激光烧蚀发射光谱。测试分析表明激光作用过程中烧蚀的光谱具有线状光谱的特性,波长主要分布在300～600nm之间。光谱谱线揭示了烧蚀解离的谱线组成主要有N、O、C、K的原子光谱和离子光谱,在能量密度为46.7J/cm2的激光作用下,NⅡ385.61nm谱线最强,OⅡ441.70nm谱线最弱。烧蚀产物在气相中发生燃烧反应。     

靶面激光光斑尺寸原位测量的研究

提供了一种简便易行的靶面激光光斑尺寸原位测量的方法。从高斯光束的横向光强分布特性出发,建立了激光烧蚀斑半径与辐照激光能量、光斑尺寸、烧蚀阈值间的关系式,模拟分析发现辐照激光光斑尺寸对烧蚀斑半径随辐照能量变化曲线有较大影响。对于脉宽为2 ms,波长为1064 nm的激光,实验测量了不同能量激光辐照下相纸烧蚀斑半径,并用推导出的关系式拟合测量数据,获得了靶面处光斑尺寸和样品烧蚀阈值。同时,也测量了不同位置处的光斑尺寸和样品烧蚀阈值,对高斯光束束腰位置和样品烧蚀阈值的光斑尺寸效应进行了验证。研究结果表明该技术结果可靠,简单高效。该技术可以为高能激光与固体物质相互作用的基础研究和激光加工等应用领域中实现简单方便地测量靶面光斑尺寸提供帮助。     

激光烧蚀铁丝法制备γ-Fe2O3纳米粉

提出脉冲激光烧蚀细丝制备纳米粉末的新方法，并根据该方法设计和制作了相应的纳米粉末制备装置。采用该方法和相应的实验装置，以Ф0．5mm的纯铁细丝为原料，在一定压力的N2和O2的混合反应气氛中获得了磁性γ-Fe2O3纳米粉末。γ-Fe2O3纳米粉末在形貌上呈链状．单个颗粒基本呈球形；纳米粉末的粒度均匀，平均粒径约为19nm，而且基本不存在硬团聚。为了对比研究，在同样的实验条件下进行了激光烧蚀铁块状靶材制备γ-Fe2O3纳米粉末的研究。与激光烧蚀块状靶材不同，激光烧蚀细丝法在烧蚀机理上实现了对靶材的整体爆炸式蒸发，从而大幅度提高了纳米粉末的产量。在400W的功率下．激光烧蚀铁丝制备的γ-Fe2O3纳米粉末的产率为1．8g／h，是同等条件下烧蚀块状Fe靶材制备纳米粉末产率的6倍。