幾種金屬納米粒子的制備和非線性吸收性質(zhì)研究.pdf

1、近年來隨著生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、表面增強拉曼散射技術(shù)、太陽能電池、光子學(xué)器件、化學(xué)催化以及氣體探測方面的需求和發(fā)展,金屬納米材料引起了人們的廣泛興趣。目前貴金屬的金、銀和銅,以及過渡金屬的鈀和鉑納米材料的制備和性質(zhì)研究尤其受到重點關(guān)注?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展出多種制備方法,主要包括濕化學(xué)反應(yīng)法、光化學(xué)反應(yīng)法、離子注入法、離子交換法、超聲分解方法、脈沖激光沉積法、飛秒激光誘導(dǎo)析出法、X射線和電子束照射法等。在這些方法中,光學(xué)方法具有獨特優(yōu)勢,因為照射光強等

2、條件可以精確控制,實驗安全、簡便,可在室溫常壓下進行。另一方面,通過研究金屬納米材料的非線性光學(xué)性質(zhì),有助于加深對材料性質(zhì)的認(rèn)識,以期為金屬納米材料的應(yīng)用打好基礎(chǔ)。在本文中,我們利用光學(xué)方法制備了銀、金、銅、鈀和鉑的納米粒子,并研究了它們的非線性光學(xué)性質(zhì),在如下方面進行了有創(chuàng)新意義的探索:
　　制備了不同大小的銀納米粒子,研究了這些粒子在800nm激光作用下的非線性光學(xué)性質(zhì)。利用Z-scan技術(shù),使用波長為800nm,脈沖寬度為1

3、20fs的激光研究了所制備的三種不同平均直徑的銀納米粒子的非線性吸收性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)在很寬的光強范圍內(nèi),直徑6nm的粒子沒有非線性吸收,直徑為33nm和46nm的粒子為飽和吸收,另外因為已有報道直徑為9nm的銀納米粒子在相近條件下為反飽和吸收。因此本文發(fā)現(xiàn)銀納米粒子的非線性吸收與其大小有關(guān)。根據(jù)銀納米粒子的能帶和電子結(jié)構(gòu)分析了這種尺寸相關(guān)性非線性吸收,給出了物理機制,并進行了實驗驗證。
　　研究了Poly(N-vinylpyrrolid

4、one)(PVP)做為保護劑和還原劑時HAuCl4在不同波長和不同脈沖寬度光照情況下的分解過程。研究了所分解制備的不同大小金納米粒子的非線性吸收性質(zhì)。利用波長為800nm的飛秒激光,和波長為532nm的納秒激光,以及波長分別為365nm、312nm以及254nm的連續(xù)波單色紫外光分別照射PVP作為保護劑和還原劑的HAuCl4乙醇溶液。發(fā)現(xiàn)了HAuCl4在這5種光照條件下的不同分解過程,相應(yīng)制備了具有良好單分散性的金納米粒子。利用Z-sc

5、an技術(shù),使用波長為800nm,脈沖寬度為120fs的激光,以及波長為1064nm,脈沖寬度為30ps的激光,分別研究了所制備的5種不同大小的金納米粒子非線性吸收性質(zhì),發(fā)現(xiàn)金納米粒子非線性吸收性質(zhì)與其直徑有關(guān)。對這種尺寸相關(guān)性非線性吸收給出了合理的解釋。
　　利用飛秒激光直接聚焦照射浸沒在不同溶液中的銅棒而制備出具有良好尺寸均一性的銅納米粒子。比較了不同溶劑和不同PVP濃度對銅納米粒子制備過程以及儲存時間的影響。研究了不同大小銅納

6、米粒子的非線性吸收性質(zhì)。利用波長為800nm,脈沖寬度為120fs的激光聚焦照射分別浸沒在乙醇溶液和水溶液中的銅棒,制備了具有良好分散性和尺寸均一性的銅納米粒子。對比研究了這兩種不同溶劑以及每種溶液中4種不同濃度的PVP在粒子制備過程中以及制備完成后對銅納米粒子的影響。利用Z-scan技術(shù),使用波長為800nm,脈沖寬度為120fs的激光研究了所得到的兩種不同平均直徑的銅納米粒子的非線性吸收性質(zhì),發(fā)現(xiàn)吸收性質(zhì)與粒子直徑有關(guān),對此給出了合

7、理的解釋。
　　利用飛秒激光在乙醇溶液中分解 PdCl2而制備鈀納米粒子,并研究了鈀納米粒子的非線性吸收和折射性質(zhì)。利用波長為800nm,脈沖寬度為120fs的激光聚焦照射PdCl2的乙醇溶液,制備鈀納米粒子。利用Z-scan技術(shù),使用波長為532nm,脈沖寬度為4ns的激光研究了所制備鈀納米粒子的非線性折射和吸收性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)鈀納米粒子非線性折射隨光強增加而轉(zhuǎn)變,對這種轉(zhuǎn)變給出了合理的解釋。發(fā)現(xiàn)了鈀納米粒子非線性吸收隨光強增加而轉(zhuǎn)變

8、,根據(jù)鈀納米粒子的能帶和電子結(jié)構(gòu)分析了這種轉(zhuǎn)變,給出了物理機制。利用Z-scan技術(shù),使用波長為800nm,脈沖寬度為120fs的激光對關(guān)于非線性吸收的解釋進行了驗證。
　　利用飛秒激光在水溶液中分解 H2PtCl6而制備鉑納米粒子,并研究了鉑納米粒子的非線性吸收性質(zhì)。利用波長為800nm,脈沖寬度為120fs的激光聚焦照射H2PtCl6的水溶液而制備鉑納米粒子。發(fā)現(xiàn)在添加PVP作為保護劑的情況下,會在同一溶膠中生成兩種平均尺寸的