联动激光合成氧化铁纳米颗粒的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用联动激光制备氧化铁纳米颗粒的方法，步骤为：（a）配制3mg/ml的硝酸铁甲醇溶液；（b）将溶液置于一不吸收激光的比色皿中，固定在合适位置，使溶液能同时被两种激光辐照；（c）利用联动激光（纳秒脉冲激光700V；毫秒脉冲激光100A、3ms、5Hz)共同辐照比色皿中的溶液30min，得到氧化铁纳米颗粒。本发明专利技术提供了一种简单、快捷、新颖的制备氧化铁纳米颗粒的方法，所制得的纳米颗粒粒径尺寸分布均匀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于纳米材料的，特别涉及一种采用联动激光工艺制得氧化铁纳米颗粒的方法。
技术介绍
铁是世界上最丰富的金属元素之一，跟人类的生活和生产息息相关。铁及氧化铁纳米颗粒在磁性和催化领域具有的潜在应用使得铁基纳米结构材料的合成得到研究者的重视。目前制备纳米结构有诸多的合成工艺，比如溶胶凝胶法、水热法、电弧法、化学气相沉积法等。与这些传统的化学合成法相比，激光法因具有操作简单、实验周期短、产物中杂质引入少、绿色环保等一系列的优点而受到越来越多科学研究者的青睐。根据激光作用对象的不同，可以将激光法分为激光烧蚀法和激光化学法。激光烧蚀法是目前利用激光法合成纳米材料采用较多的方法，它是指利用一束高能量的激光光束辐照气相或者液相中的固体靶材，制备纳米颗粒或薄膜的方法。而激光化学法则是指利用激光对物质产生的光解作用或热作用，引发化学反应，产生新材料的方法。与激光烧蚀法的不同之处在于，它是利用激光作用气体分子或是溶液分子使分子产生活性基团，进而诱导体系中的化学反应。人们已经利用这两种激光法合成出了多种纳米结构，例如K. Y. Niu笔A (K. Y. Niuj J. Yang, S. A. Kulinich, et al, Morphology Control of Nanostructures viaSurface Reaction ofMetal Nanodroplets. J. AM. CHEM. S0C. 2010，132，9814-9819.) '就全 研究了激光液相烧蚀法中金属液滴和周围介质之间的界面反应对产物结构和组成的影响，实现了纳米结构的可控合成。$ Hayakawa等人 (Kazutaka H，Tomokazu Y & Esumi K，Preparation of Gold-Dendrimer Nanocompositesby Laser Irradiation and Their CatalyticReduction of 4-Nitrophenol.Langmuir, 2003，19:5517-5521.)利用532nm纳秒激光作用氯金酸和PAMAM的水溶液，制备出了 Au 纳米颗粒。E. Ye 等人(Ye E, Liu B & Fan W Y，Preparation of Graphite-CoatedIron Nanoparticles Using Pulsed Laser Decomposition of Fe3(CO)12 and PPh3inHexane, Chem. Mater.，2007，19:3845-3849.)利用 355nm 纳秒脉冲激光作用 Fe3 (CO) 12、PPh3和正己烷的混合溶液，制备出了具有超高顺磁性的石墨碳包覆的铁纳米颗粒。C.Fauteux等人(Fauteux C，Longtin R, Pegna J & Therriault D, Fast Synthesis of ZnONanostructures byLaser—Induced Decomposition of Zinc Acetylacetonate, Inorg.Chem.，2007，46:11036-11047.)利用连续波长的CO2激光作用水合乙酰丙酮锌、水、乙醇、2-氨基乙醇的混合溶液，制备出了 ZnO纳米结构，研究发现激光作用时间较短时，产物为ZnO纳米颗粒，作用时间较长时，产物为ZnO纳米棒或纳米线结构；作用Zn[CH3C02]2 2H20水和2-氨基乙醇的混合溶液后，除ZnO纳米颗粒和纳米棒以外，还制备出了针状和球状结构纳米 ZnO (Fauteux C，Khakani M A, Pegna J & Therriault D，Influence of solutionparameters for the fast growth of ZnOnanostructures by laser-1nduced chemicalliquid deposition, Appl Phys A，2009，94:819 - 829.)。但是这些工作都是在单种激光下完成的，利用联动激光制备纳米结构的研究还较少。所谓联动，是指若干个相关联的事物，一个运动或变化时，其他的也跟着运动或变化。联动即“联合行动”之意，联动激光即是将两种或者两种以上的激光通过某种装置连接起来，使其能够“联合行动”即共同工作的意思。让两种脉冲激光共同作用某一体系制备纳米材料的研究还很少。有些研究工作利用双脉冲激光溅射技术，即用两束激光先后作用一个靶材，以获得单脉冲激光更强的溅射和发光效果，主要用来做光谱分析。迄今为止双脉冲激光溅射技术主要用于光谱分析，较少用于材料合成，激光种类限于超快激光(飞秒和纳秒激光)。最近 Jo 和 Wen (Y. K. Jo, S. B. Wen, J Phys D Appl Phys, Directgenerationof core/shell nanoparticles from double-pulsed laser ablation in a backgroundgas. 2011，44，305301.)利用双脉冲激光溅射技术技术合成了一系列核-壳纳米颗粒，包括 Zn-Si, Ge-Si, Cu-Zn 等，Tarasenko 等人(V. S. Burakov, N. V. Tarasenko, A. V. Butsen, V.A. Rozantsev, M.1. Nedel' ko, Formation of nanoparticles duringdoubIe-pulse laserablation of metalsin liquids. Eur. Phys. J. -Appl. Phys 2005，30，107.)在液相中用双脉冲激光溅射技术合成出了具有尺寸选择性的纳米颗粒。这些工作说明双脉冲激光溅射技术技术具有独特的优势。说明我们选用毫秒-纳秒双脉冲激光合成材料具有很大的可行性。由于毫秒纳米激光的组合还没有报道，合成机理和产物的规律都大有可研究之处。
技术实现思路
本专利技术的目的，是利用一种联动装置使毫秒脉冲激光器和纳米脉冲激光器同时辐照硝酸铁甲醇溶液，提供一种使其分解形成均匀的氧化铁纳米颗粒。本专利技术通过如下技术方案予以实现。—种联动激光制备氧化铁纳米颗粒的方法，具体有如下步骤(a)将硝酸铁按照每毫升3毫克的比例溶于甲醇中；(b)将步骤(a)中的溶液置于比色皿中，固定在铁架台上，调整位置，使溶液能够同时被两种激光辐照；Ce)利用联动激光法辐照溶液制备纳米颗粒，激光参数分别选择毫秒激光100-130A、l-6ms、l-5Hz，纳秒激光 700V，作用时间从 0. 5min_30min ；所述步骤(b)中使用的两种激光器是毫秒脉冲激光器和纳秒脉冲激光器。所述步骤(c)的最佳激光参数为100A、3ms、5Hz，最佳作用时间为30min。所述步骤(c)是利用一种联动装置使毫秒脉冲激光器和纳秒脉冲激光器同时作用的方法。所述步骤(C)的激光光束选用平行光。本专利技术的有益效果是，提供了一种简单、快捷、新颖的制备氧化铁纳米颗粒的方法，所制得的纳米颗粒粒径尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联动激光制备氧化铁纳米颗粒的方法，具体有如下步骤：（a）将硝酸铁按照每毫升3毫克的比例溶于甲醇中；（b）将步骤（a）中的溶液置于比色皿中，固定在铁架台上，调整位置，使溶液能够同时被两种激光辐照；（c）利用联动激光法辐照溶液制备纳米颗粒，激光参数分别选择：毫秒激光100?130A、1?6ms、1?5Hz，纳秒激光700V，作用时间从0.5min?30min；

【技术特征摘要】
1.一种联动激光制备氧化铁纳米颗粒的方法，具体有如下步骤 Ca)将硝酸铁按照每毫升3毫克的比例溶于甲醇中； (b )将步骤(a)中的溶液置于比色皿中，固定在铁架台上，调整位置，使溶液能够同时被两种激光辐照； (C)利用联动激光法辐照溶液制备纳米颗粒，激光参数分别选择毫秒激光100-130A、l-6ms、l-5Hz，纳秒激光 700V，作用时间从 0. 5min_30min ；2.根据权利要求1的联动激光制备氧化铁纳米颗粒的方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵玉苓，杜希文，崔兰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：