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脉冲激光液相烧蚀法制备多种PbS纳米结构

作　者: 凌晨
导　师: 杜希文
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: 毫秒脉冲激光 PbS自组装量子点 PbS纳米结构
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 63次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-26
  1.1 引言  8
  1.2 纳米材料的制备方法  8-13
    1.2.1 化学气相沉积法  8-9
    1.2.2 水（溶剂）热法  9-10
    1.2.3 溶胶-凝胶法  10
    1.2.4 高能球磨法  10-11
    1.2.5 离子注入法  11-12
    1.2.6 磁控溅射法  12-13
  1.3 激光液相烧蚀法的研究现状  13-20
    1.3.1 激光烧蚀法机理简介  13-14
    1.3.2 激光气相烧蚀法  14-17
    1.3.3 激光液相烧蚀法  17-20
  1.4 硫化铅纳米材料  20-24
    1.4.1 硫化铅自组装材料的制备  20-22
    1.4.2 硫化铅空壳结构的制备  22-23
    1.4.3 硫化铅其他结构的制备  23-24
  1.5 本课题的研究思路及创新之处  24-26
第二章 实验原料与实验装置  26-30
  2.1 实验原料  26-27
  2.2 实验装置及过程  27-28
  2.3 实验设备  28-29
    2.3.1 激光器  28
    2.3.2 离心机  28
    2.3.3 电子天平  28
    2.3.4 超声波清洗器  28-29
  2.4 测试设备  29-30
    2.4.1 微观结构分析（TEM）  29
    2.4.2 扫描电子显微镜  29
    2.4.3 X射线衍射分析(XRD)  29
    2.4.4 光致发光分析  29-30
第三章 激光液相烧蚀法制备PbS自组装结构  30-50
  3.1 硫化铅自组装结构的制备  30-38
    3.1.1 不同激光频率作用  30-35
    3.1.2 转动靶实验  35-36
    3.1.3 两次作用实验  36-38
  3.2 机理解释  38-48
    3.2.1 建立模型  38-39
    3.2.2 理论解释  39-41
    3.2.3 实验论证  41-44
    3.2.4 进一步的应用  44-46
    3.2.5 十二硫醇的重要作用  46-48
  3.3 本章小结  48-50
第四章 激光液相烧蚀法制备新型PbS纳米结构  50-65
  4.1 硫化铅纳米空壳的制备  50-56
    4.1.1 不同脉宽  50-52
    4.1.2 不同频率  52-53
    4.1.3 机理解释  53-56
  4.2 铅/硫化铅异质结构  56-60
    4.2.1 不同溶剂比  56-58
    4.2.2 形成机理  58-59
    4.2.3 相图解释  59-60
  4.3 其他硫化铅结构  60-63
    4.3.1 噻吩中的硫化铅纳米晶  60-61
    4.3.2 单晶纳米线  61-62
    4.3.3 自组装纳米线  62-63
  4.4 本章小结  63-65
第五章 结论  65-66
参考文献  66-71
发表论文和科研情况说明  71-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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