激光诱导的贵金属/半导体纳米复合材料及其生物效应研究

发布时间：2021-01-03 23:01

　　贵金属及半导体纳米材料由于具有独特的物理化学性质及良好的生物相容性,被广泛应用于生物医药领域。为满足不同生物应用的需求,通常使用表面稳定剂（表面活性剂、偶联剂等）对纳米材料的形貌和结构进行调控,以改善其物性。然而,表面稳定剂的引入是否会引起纳米材料自身毒理或药理作用的变化,是否会影响纳米材料生物功能的发挥,一直是材料和生命科学领域所关注的核心课题。因此,在表面稳定剂“零添加”或“少添加”的条件下,如何调控纳米材料的形貌和结构且兼顾纳米材料的生物功能,对于解决上述科学问题至关重要。液相激光熔蚀（Laser Ablation in Liquids,LAL）技术作为一种环境友好的纳米材料制备技术,得益于其高温、高压的极端非平衡条件,在去离子水中可获得表面洁净、稳定分散且高活性的纳米颗粒。由于无表面稳定剂的干扰,以该纳米颗粒作为生物功能材料或反应前驱体,不仅为纳米复合材料形成机制的研究提供了很好的物质基础,还降低了最终产物对环境和生命健康潜在的毒副作用风险,有利于其在生物医药领域的应用。本论文以LAL技术为基础,结合液相激光辐照（Laser Irradiation in Liquids,LIL... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：111 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２在气相中，不同脉宽的脉冲激光熔蚀金属靶材形成的熔蚀坑［２４］

?－??分布有重要影响。脉冲激光熔蚀金属靶材所产生的熔蚀坑，反映了熔蚀过程的??机制［２４］。飞秒激光所产生的熔蚀坑边缘清晰、光滑（图１．２ａ），随着脉宽增加至??皮秒或纳秒，熔蚀坑边缘变得越来越粗糙（图１．２ｂ－ｃ）。这是因为纳秒（或皮秒）??脉宽远大于（或相当）电子声子弛豫时间，熔蚀过程中除了光离子化之外，还??存在显著的热效应［２５＿２７］，激光的能量有足够的时间传递给靶材，使其局部受热??熔化，从而在等离子体羽向外喷射的过程中产生不规则的边缘。Ｋａｂａｓｈｉｎ?ｅｔ?ａｌ．??发现，当飞秒激光的能量小于１００?Ｊ／ｃｍ２时，熔蚀坑边缘光滑、规则，所得Ａｕ??纳米颗粒的尺寸且粒径分布窄；当能量大于１００?Ｊ／ｃｍ２时，熔蚀坑不规则，所得??Ａｕ纳米颗粒的尺寸大且粒径分布较宽［２８］。类似地，Ｋｏｓｈｉｚａｋｉｅｔａｌ．发现纳秒激光??熔蚀Ｐｔ靶材

属纳米颗粒的表面发生［５９］。因此，金属纳米颗粒的表面性质直接决定了其催化??性能。利用ＬＡＬ技术在去离子水中熔蚀贵金属靶材，可制备尺寸小且分散性好??的贵金属胶体纳米颗粒。如图１．４ａ所示，由于没有任何表面活性剂的包覆，贵??金属纳米颗粒（Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ等）易于负载在多种载体表面（Ｔｉ０２、ＢａＳ０４、Ｃａ３（Ｐ０４）２??等）ｔＭ。与传统化学法制备的Ａｕ纳米颗粒相比，ＬＡＬ制备的Ａｕ纳米颗粒对催??化四硝基苯酚的加氢反应展现出更高的催化活性［６１］。如图１．４ｂ所示，当使用ＬＡＬ??制备的Ａｕ纳米颗粒修饰的二氧化铈催化剂时，反应速率常数高达１．４＊１（Ｔ２??ｄｇｍｏｌ?Ａｕ＇当使用化学法制备Ａｕ纳米颗粒修饰的二氧化铈催化剂时，反应速??率为（图１．４ｃ）。此外，对于一氧化碳氧化反应，该催化剂??在较低的温度下即可获得较高的转化效率（图１．４ｄ）。类似地，对于光解水产氧??反应，相比于负载化学合成Ａｕ纳米颗粒，负载ＬＡＬ制备的Ａｕ纳米颗粒的铁酸??铋纳米线展现出更高的催化效率


本文编号：2955646