脉冲激光液相烧蚀法制备多种PbS纳米结构

论文摘要

与其他制备纳米材料的方法相比,激光法因为具有环境友好、操作方便等优点而得到广泛的应用。激光液相烧蚀法由于产物受到液体限制,其制备机理与气相烧蚀不同。硫化铅是一种窄带隙直接半导体,很容易制备出具有量子限制效应的纳米材料。本文采用激光液相烧蚀Pb靶制备不同结构的PbS纳米材料,并研究在毫秒脉冲激光作用下的产物的形成机理。毫秒脉冲激光烧蚀十二硫醇中的Pb靶,在高频率和激光二次作用时均得到PbS的自组装结构,转动靶材的实验证明,激光频率不是导致该结构产生的主要原因。推断其形成机理为:尺寸不同纳米晶对红外激光的选择性吸收,大尺寸的纳米晶能不断吸收激光能量变小,小尺寸的纳米晶不吸收激光能量,最后尺寸趋于一致。十二硫醇在反应中提供硫源,还能起到稳定剂的作用,制备出的纳米晶在近红外区域有发光。激光烧蚀巯基乙酸中的Pb靶,不同脉宽、频率作用时都能够得到空壳结构,认为产生空壳的原因是:毫秒脉冲激光作用靶材产生的液态金属发生Kirkendall效应,在产物中也发现了其演变过程不同阶段的产物。激光烧蚀十二硫醇和正己烷不同体积比的混合溶液,得到Pb纳米晶、Pb@PbS核壳结构、Pb/PbS异质结、PbS纳米晶,同样遵循液态金属理论,与Pb-S系统平衡相图中Pb、S以PbS和Pb的存在形式相符。此外,在巯基乙酸中得到PbS立方体、噻吩中得到纳米晶、两次作用在巯基乙酸中得到单晶纳米线、正己烷和十二硫醇体积比为5:1得到组装纳米线,这些PbS结构的形成机理还需要进一步的研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料的制备方法
• 1.2.1 化学气相沉积法
• 1.2.2 水（溶剂）热法
• 1.2.3 溶胶-凝胶法
• 1.2.4 高能球磨法
• 1.2.5 离子注入法
• 1.2.6 磁控溅射法
• 1.3 激光液相烧蚀法的研究现状
• 1.3.1 激光烧蚀法机理简介
• 1.3.2 激光气相烧蚀法
• 1.3.3 激光液相烧蚀法
• 1.4 硫化铅纳米材料
• 1.4.1 硫化铅自组装材料的制备
• 1.4.2 硫化铅空壳结构的制备
• 1.4.3 硫化铅其他结构的制备
• 1.5 本课题的研究思路及创新之处
• 第二章 实验原料与实验装置
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验装置及过程
• 2.3 实验设备
• 2.3.1 激光器
• 2.3.2 离心机
• 2.3.3 电子天平
• 2.3.4 超声波清洗器
• 2.4 测试设备
• 2.4.1 微观结构分析（TEM）
• 2.4.2 扫描电子显微镜
• 2.4.3 X射线衍射分析（XRD）
• 2.4.4 光致发光分析
• 第三章 激光液相烧蚀法制备PbS自组装结构
• 3.1 硫化铅自组装结构的制备
• 3.1.1 不同激光频率作用
• 3.1.2 转动靶实验
• 3.1.3 两次作用实验
• 3.2 机理解释
• 3.2.1 建立模型
• 3.2.2 理论解释
• 3.2.3 实验论证
• 3.2.4 进一步的应用
• 3.2.5 十二硫醇的重要作用
• 3.3 本章小结
• 第四章 激光液相烧蚀法制备新型PbS纳米结构
• 4.1 硫化铅纳米空壳的制备
• 4.1.1 不同脉宽
• 4.1.2 不同频率
• 4.1.3 机理解释
• 4.2 铅/硫化铅异质结构
• 4.2.1 不同溶剂比
• 4.2.2 形成机理
• 4.2.3 相图解释
• 4.3 其他硫化铅结构
• 4.3.1 噻吩中的硫化铅纳米晶
• 4.3.2 单晶纳米线
• 4.3.3 自组装纳米线
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢