一種采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的裝置屬于激光制造領(lǐng)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(zhuǎn)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(nèi)底部，所述燒杯位于旋轉(zhuǎn)平臺上，石英窗口、燒杯與旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)軸同軸，旋轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)速可調(diào)。采用本裝置在脈沖激光液相燒蝕法制備納米結(jié)構(gòu)過程中燒杯內(nèi)液體被石英窗口與外界隔絕，不會外濺?？梢蕴崆巴ㄈ胙鯕饣虻獨饣蚝?，促進或保護燒蝕過程中納米結(jié)構(gòu)的形成。.本裝置旋轉(zhuǎn)平臺外設(shè)，燒杯底部無需密封，既節(jié)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(jié)構(gòu)裝置

【技術(shù)領(lǐng)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(jié)構(gòu)的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著納米技術(shù)的發(fā)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(jié)構(gòu)在電學、光學、催化方面表現(xiàn)出許多獨特的性能，在微納光電器件領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。到目前為止有很多制備納米結(jié)構(gòu)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(zhì)，這大大限制了化學法合成產(chǎn)物的應(yīng)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(huán)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(shè)備簡單，制備快速，制備過程中沒有雜質(zhì)引入的特點。
[0003]但是，之前采用的燒蝕設(shè)備有一些不足:首先，之前的燒蝕設(shè)備都是開放式設(shè)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(shè)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(yīng)。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(zhuǎn)，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(shè)備成本與復雜程度，維修起來也十分麻煩。


【發(fā)明內(nèi)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(jié)構(gòu)的裝置。
[0005]為了解決上述不足，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]I) 一種采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結(jié)構(gòu)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(diào)速旋轉(zhuǎn)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(nèi)底部，所述燒杯6位于旋轉(zhuǎn)平臺8上，石英窗口 5、燒杯6與旋轉(zhuǎn)平臺8轉(zhuǎn)軸同軸，旋轉(zhuǎn)平臺8的轉(zhuǎn)速可調(diào)。
[0007]2)以上所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結(jié)構(gòu)的裝置，其特征在于采用的燒蝕靶材7已經(jīng)去除氧化層，且表面經(jīng)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(jié)構(gòu)的裝置，其特征在于所述的激光是KrF準分子激光，激光參數(shù):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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的裝置，其特征在于所述燒蝕革巴材7固定在燒杯6內(nèi)底部。
[0011]6)以上所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結(jié)構(gòu)的裝置，其特征在于所述燒杯6位于旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)的裝置，其特征在于所述石英窗口 5、燒杯6與旋轉(zhuǎn)平臺8轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)的裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)平臺8的轉(zhuǎn)速1-60轉(zhuǎn)/分鐘可調(diào)。
[0014]9)以上所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結(jié)構(gòu)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(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:
[0016]1.采用本裝置在脈沖激光液相燒蝕法制備納米結(jié)構(gòu)過程中燒杯內(nèi)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的形成。
[0018]3.本裝置旋轉(zhuǎn)平臺外設(shè)，燒杯底部無需密封，既節(jié)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(diào)速旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)納米顆粒的透射電子顯微鏡圖像。

【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)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(zhì)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(zhuǎn)平臺上，旋轉(zhuǎn)速度10轉(zhuǎn)/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(jīng)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(zhuǎn)平臺上，旋轉(zhuǎn)速度15轉(zhuǎn)/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(jīng)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(zhuǎn)平臺上，旋轉(zhuǎn)速度30轉(zhuǎn)/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(jīng)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(zhuǎn)平臺上，旋轉(zhuǎn)速度60轉(zhuǎn)/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(jīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(quán)利要求】
1.一種采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(nèi)底部，所述燒杯位于旋轉(zhuǎn)平臺上，石英窗口、燒杯與旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)軸同軸，旋轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)速可調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結(jié)構(gòu)的裝置，其特征在于采用的燒蝕靶材已經(jīng)去除氧化層，且表面經(jīng)過機械拋光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用脈沖激光液相燒蝕法制備納米結(jié)構(gòu)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(shù):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(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】趙艷, 李雙浩, 蔣毅堅 申請人:北京工業(yè)大學