不同金屬的氧化物通常在各種系統(tǒng)中作為光催化劑，如空氣凈化、水的分解反應(yīng)，甚至在玻璃和鏡子的自清潔表面的生產(chǎn)中都可以用作光催化劑。通過(guò)添加納米顆粒，可以改善這類材料的物理化學(xué)性能，使普通氧化物變成具有新功能的納米材料。然而，要成功地實(shí)現(xiàn)這一功能，就必須了解納米復(fù)合材料的形成過(guò)程，并能夠控制這些過(guò)程。ITMO大學(xué)的研究人員與來(lái)自法國(guó)和美國(guó)的同事們一起展示了如何利用飛秒激光對(duì)填充有金納米顆粒的二氧化鈦薄膜的結(jié)構(gòu)和納米復(fù)合材料特性進(jìn)行調(diào)控。該論文發(fā)表在ACS Journal of Physical Chemistry C上。寶雞市創(chuàng)恒金屬材料有限公司歡迎您！
前段時(shí)間，科學(xué)家和工程師們創(chuàng)造了一些能夠在光照下加速化學(xué)過(guò)程的特殊材料。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)工業(yè)界有很大的影響，這些材料可以用于從空氣凈化器到燃料電池等各種設(shè)備中。其中一種很有前景的材料是二氧化鈦，它可以注入金納米粒子來(lái)改善其光催化性能。該領(lǐng)域的研究由ITMO大學(xué)的研究人員進(jìn)行。
事實(shí)上，這種復(fù)合材料的制造仍然具有挑戰(zhàn)性。二氧化鈦和金納米粒子的薄膜可以單獨(dú)制造，但這兩種成分的結(jié)合方法還沒(méi)有建立起來(lái)。在氧化膜內(nèi)放置納米顆粒存在一定的困難，而要控制納米顆粒的大小和分布就更難了。國(guó)際上有一組研究人員，包括來(lái)自ITMO大學(xué)的研究人員，建議利用激光照射來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。"如果我們將這些材料置于激光照射下，金顆粒和周圍的二氧化鈦基質(zhì)都會(huì)改變其特性，"ITMO大學(xué)的研究人員Maksim Sergeev解釋道。
圣光機(jī)大學(xué)（ITMO）和Hubert Curien實(shí)驗(yàn)室的研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，將多孔二氧化鈦的薄膜浸漬在金離子中迅速形成幾納米規(guī)模的金離子顆粒。然后，對(duì)該材料進(jìn)行了激光照射。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只要選擇適當(dāng)?shù)娘w秒激光照射，就可以有效地控制納米粒子的生長(zhǎng)而不損傷材料。例如，如果激光以極低的速度移動(dòng)，在二氧化鈦薄膜中新生長(zhǎng)的納米顆粒周圍可能會(huì)形成空穴。
"我們與亞利桑那大學(xué)的研究人員一起開(kāi)發(fā)了一個(gè)模型來(lái)解釋這種效應(yīng)，幫助我們確定材料受到激光輻射時(shí)的溫度場(chǎng)。該模型考慮了金屬顆粒上的共振吸收、局部場(chǎng)增強(qiáng)、光誘導(dǎo)產(chǎn)生的未結(jié)合電子和光發(fā)射。"法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心Hubert Curien實(shí)驗(yàn)室的研究主任Tatiana Itina解釋說(shuō)："當(dāng)材料同時(shí)含有較小的和較大的顆粒時(shí)，材料的溫度仍然不足以熔化或破壞材料，但在正確選擇的激光參數(shù)下，材料的熱量會(huì)增加。
由于實(shí)驗(yàn)和模擬的結(jié)果，研究人員現(xiàn)在可以更好地理解納米復(fù)合材料薄膜形成的機(jī)制，并有更多的可能性來(lái)控制其性能。利用激光器來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目的，將簡(jiǎn)化這種 "鍍金 "二氧化鈦薄膜的生產(chǎn)過(guò)程，這將使其更容易在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)。但目前，這項(xiàng)技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有準(zhǔn)備好，更多的研究還在進(jìn)行中。寶雞市創(chuàng)恒金屬材料有限公司歡迎您！
