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科学家用金和氧化钛创造出新的纳米复合材料

作者: 武汉新闻网 更新时间: 2020年05月09日 09:19:13 游览量: 125

简述:

不同金属的氧化物通常在各种系统中用作光催化剂,例如空气净化,水分解反应,甚至在玻璃和镜子的自清洁表面的

不同金属的氧化物通常在各种系统中用作光催化剂,例如空气净化,水分解反应,甚至在玻璃和镜子的自清洁表面的生产中。可以通过添加纳米颗粒来改善此类材料的物理化学性质,纳米颗粒可以将普通氧化物转变为具有新功能的纳米材料。但是,要成功执行此操作,必须了解纳米复合材料形成过程中正在进行的过程,并能够对其进行控制。ITMO大学的研究人员与来自法国和美国的同事们展示了飞秒激光如何用于调节填充有金纳米颗粒的二氧化钛薄膜的结构和纳米复合材料的性能。该论文发表在ACS 物理化学学报。

科学家用金和氧化钛创造出新的纳米复合材料

不久前,科学家和工程师创造了许多特殊材料,当暴露在光线下时它们能够加速化学过程。这些发现对工业具有重大意义-此类材料可用于从空气净化器到燃料电池的各种设备中。一种有前途的材料是二氧化钛,可以将其与金纳米粒子一起注入以改善其光催化性能。该领域的研究由ITMO大学的研究人员进行。

实际上,这种复合材料的制造仍然具有挑战性。可以分别产生二氧化钛和金纳米颗粒的薄膜,但是这两种成分的结合方法尚待建立。将纳米粒子放置在氧化膜中存在一定的困难,甚至更难控制其大小和分布。一个国际研究人员小组,包括ITMO大学的研究人员,建议使用激光辐射来实现这一目标。“如果将这些材料置于激光辐射之下,则金颗粒和周围的二氧化钛基质都会改变其性能,” ITMO的研究人员Maksim Sergeev解释说。

ITMO大学和休伯特·居里恩实验室的研究人员进行了一项实验,在该实验中,多孔的二氧化钛薄膜被金离子浸渍,从而迅速形成了几纳米级的颗粒。然后,对该材料进行激光辐射。事实证明,通过选择适当的飞秒激光辐照,可以有效控制纳米粒子的生长而不会损坏材料。例如,如果激光器以非常低的速度移动,则可能在二氧化钛膜中新生长的纳米颗粒周围形成空腔。

“与亚利桑那大学的研究人员一起,我们开发了一个模型来解释这种效应,该效应有助于我们确定材料在受到激光辐射时的温度场。该模型考虑了金属颗粒上的共振吸收,局部场增强,光诱导Tatiana Itina阐述道:“ 虽然材料的温度仍然不足以熔化或破坏正确选择的激光参数,但当它同时包含越来越大的颗粒时,该材料却加热得更多。”法国国家科学研究中心的休伯特·库里安实验室研究主任。

通过实验和模拟,研究人员现在可以更好地了解纳米复合膜形成的机理,并拥有更多控制其性质的可能性。将激光用于这些目的将简化这种“镀金” 二氧化钛 薄膜的生产,这将使其更易于在工业中实施。但是,目前该技术还远远没有准备好,正在进行更多的研究。

文章链接://jksh/32290.html

文章标题:科学家用金和氧化钛创造出新的纳米复合材料