資源描述：
《激光法制備碳納米顆粒及其發(fā)光的研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、激光法制備碳納米顆粒及其發(fā)光的研究StudyontheSynthesisandPhotoluminescenceofCarbonNanoparticlesbyPulsed-Laser一級學(xué)科撾魁抖堂皇工程學(xué)科專業(yè)撾料堂作者姓名胡壁杰指導(dǎo)教師弛量教攫整查塞塾攫天津大學(xué)材料學(xué)院二零零八年一月摘要從傳統(tǒng)碳材料(石墨、碳黑)轉(zhuǎn)變成新型碳材料(納米金剛石、納米碳洋蔥等)需要足夠高的溫度和壓力，一般常規(guī)手段很難滿足這樣的要求。激光可通過瞬間高能量的輸入產(chǎn)生碳材料相變的條件，因此可望成為一種有效合成新型納米碳材料的方法。用高功
2、率密度的短脈沖(納秒)激光雖然可以產(chǎn)生足夠高的溫度和壓力獲得納米金剛石(粒徑為30"～300nm)，但是它的有效工作的時間太短，合成效率低。本課題組提出了較低功率密度的長脈沖(毫秒)激光輻照循環(huán)石墨懸浮液的方法，獲得了超細(xì)的納米金剛石(粒徑<10nm)并且使產(chǎn)率得到了提高。本文結(jié)合兩種不同類型激光產(chǎn)生的條件差異，從熱力學(xué)和動力學(xué)兩方面研究了毫秒脈沖激光獲得超細(xì)納米金剛石的原因。研究表明，金剛石穩(wěn)定的平衡尺寸、較小的生長速率以及表面的混合雜化限制了較大顆粒金剛石的產(chǎn)生；在小尺寸下轉(zhuǎn)變成金剛石結(jié)構(gòu)的幾率大，有助于產(chǎn)率
3、的提高。首次在細(xì)小的納米金剛石上發(fā)現(xiàn)了多重孿晶，研究了多重孿晶的形成過程，為金剛石晶粒的生長提供了重要的理論依據(jù)。通過理論計算和觀察到的金剛石孿晶的中間結(jié)構(gòu)，證明了多重孿晶是通過依次形成孿晶而產(chǎn)生的。用激光輻照懸浮在水中的碳黑，首次合成了親水性的碳納米洋蔥，其具有良好的應(yīng)用前景。通過各種分析手段表明碳納米洋蔥的親水性主要是來自于表面的親水基團(tuán)。結(jié)合理論計算，研究了激光功率密度對碳納米洋蔥結(jié)構(gòu)的影響：過高的激光功率密度會導(dǎo)致碳質(zhì)量損失，使碳洋蔥中心造成空洞；而過低的激光功率密度則使碳黑結(jié)構(gòu)不能發(fā)生完全有序化。發(fā)光的
4、碳納米顆粒由于具有無毒、化學(xué)惰性以及良好的生物相容性的特點(diǎn)，在生物和醫(yī)藥領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用價值，所以研究它的發(fā)光機(jī)制對提高其發(fā)光效率和控制熒光特征具有非常重要的意義。本文研究了化學(xué)修飾法獲得的碳納米顆粒發(fā)光的機(jī)制，并開發(fā)了激光下一步合成發(fā)光碳納米顆粒的新工藝。碳納米顆粒的發(fā)光主要來自于表面態(tài)，通過改變試劑可以獲得不同特征的熒光發(fā)射。另外，實(shí)驗(yàn)中獲得的碳納米顆粒具有雙光子激發(fā)熒光發(fā)射的特征。關(guān)鍵詞：脈沖激光；碳納米顆粒；發(fā)光；納米金剛石；碳納米洋蔥AbstractABSTRACTLaserirradiation
5、forpreparingnanomaterialshasbecomeoneoftheeffectiveapproachesandmoreandmoreirnpotrantwithlasertechniquedeveloping．Thecommontechniquehardlymeetsthehightemperatureandpressurerequiredinphasetransitionfromtranditionalcarbonmaterials(graphiteandcarbonblack)tonewca
6、rbonmaterials(nanodiamondandnanoonioneta1．)．However,pulsedlasercanprovidesuchconditionsbyimputinghighenergyenoughinveryshorttime．Thereby,laserirradiationwillbecomeakindofmethodtosynthesizenewcarbonmaterials．Althoughthelargernanodiamonds(30-300nlnindiameter)we
7、reformedinhighertemperatureandpressureproducedbyshort-pulse—width(ns)laserwithhighlaserpowerindensity,theyieldwasverylowduetotooshortworkingtime．Ultrafinenanodiamondswithsizesofsmaller10nmwerepreparedbyirradiatinggraphitesuspensionusinglong—pulsewidth(ms)lase
8、ratroomtemperatureandnormalpressure，andtheyieldwasimprovedinourresearchgroup．Thelowpowerdensityandlongpulselasergeneratedalowertemperatureandalowerpressure，whichdeterminethestablesizeofna
