1、激光诱导化学沉积方法制作银纳米颗粒薄膜,主要内容,研究纳米薄膜的意义简单介绍现有纳米薄膜的制作方法介绍一种新型的纳米薄膜的制作方法总结,研究意义,纳米科技是研究由尺寸在0.1100nm之间的纳米颗粒组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。,贵金属纳米颗粒和薄膜具有特殊的光学、磁学、机械和化学等性质。金属纳米颗粒和颗粒薄膜的独特性质可以应用在诸如表面增强拉曼散射光谱、SPR传感器和光催化等许多科学领域，在过去几十年中吸引了大量研究者的注意，所以对金属薄膜制备方法进行研究具有重要意义。,银纳米颗粒薄膜制备方法介绍,物理方法化学方法物理化学方法,物理方法：真空蒸发镀膜
2、方法,真空蒸发镀膜是在真空室内，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或者分子从表面气化逸出，形成蒸汽流入射到衬底或者基底表面，从而凝结成单层或者多层薄膜的方法。,三个过程：加热蒸发过程、输运过程、凝结过程,图1：真空蒸发镀膜法示意图,注意：上述过程必须在真空环境中进行，否则与空气碰撞、污染而形成氧化物或热氧化烧毁蒸发源，不易形成连续的膜。优点：设备比较简单、操作容易；制备的薄膜纯度高、质量好，厚度可较准确控制；成膜的速率快，效率高，用掩膜的方法可以获得清晰的图形。缺点：不容易获得结晶结构的薄膜；所形成的薄膜在基板上的附着力较小；工艺重复性不够好等。,物理方法：真空蒸发镀膜方法,物理方法：
3、流动油面上真空沉积法,流动油面上真空沉积法（VEROS）的原理是在高真空中将原料用电子束加热蒸发，让蒸发物沉积到旋转圆盘的下表面的流动油面，在油中蒸发原子结合形成纳米微粒。,图2：真空沉积法示意图,物理方法：等离子体法,等离子体法是以等离子体作为材料制备的能源而得到纳米颗粒的方法。其机理是：等离子体中存在大量的高活性物质微粒，这样的微粒与反应物微粒迅速交换能量，使反应向正方向进行。 等离子体制备纳米微粒的方法有：直流电弧等离子体法、混合等离子体法、直流等离子体射流法、双射频等离子体法等。,图3 直流电弧等离子体法示意图,图4 直流等离子体射流法示意图,物理方法：溅射法,溅射法的原理是在惰性气氛
4、或者活性气氛下在阳极和阴极蒸发材料间加上几百伏的直流电压，使之产生辉光放电，放电中的离子撞击在阴极的蒸发材料靶材上，靶材的原子就会由其表面蒸发出来，蒸发原子被惰性气体冷却而凝结或者与活性气体反应从而形成纳米颗粒。,图3 溅射法示意图,晶片,加热器,银纳米材料的化学制备方法,电化学沉积法：电化学沉积法是一种利用电极和溶液界面上的氧化还原反应来制备金属纳米粒子和纳米薄膜的方法，其反应的基本原理如下：在含有金属离子的溶液中，在外界电流的作用下，金属阳离子在阴极得到电子被还原成为金属原子，进而沉积在阴极金属的基底表面。利用这种方法沉积的纳米颗粒，可以通过改变电流的密度来控制其形状和大小。,图3 用电化
5、学方法制备的形貌各异的银颗粒,图5 电化学沉积法的典型示意图,银纳米材料的化学制备方法,化学还原法：化学还原法是在水溶液或有机溶剂中，在聚乙烯吡咯烷酮（PVP）或者聚乙烯醇（PVA）等保护胶体的保护下，利用氧化还原反应将贵金属盐中的金属阳离子还原成金属原子形成晶种，并经历一系列的聚合、生长等过程，最后得到形貌和大小可控制的金属纳米粒子。,银纳米材料的化学制备方法,微乳液法：微乳液法是指在表面活性剂的作用下，两种互不相溶的连续介质被分割成微小的空间，在这个微小的空间中反应物经成核、聚结、团聚、热处理后得到纳米粒子的方法。微乳液通常由水、表面活性剂和油的三元混合物或者由水、表面活性剂、助表面活性剂
6、和油的四元混合物所组成。微乳液是由粒径极小的单分散微乳液液滴所组成，纳米银粒子的成核和生长都是在微液滴水池中进行。,物理-化学综合制备方法,物理-化学综合法：指将化学法和物理法结合，制备纳米材料的方法。超声波沉淀法、激光沉淀法以及微波合成法都属于此类方法。这类方法能够将物理法的优点引入化学法中，提高化学法的效率，得到单纯用化学方法达不到的效果。,激光诱导化学沉积的方法制备银膜,溶液配制：称取120mg的硝酸银，加入200ml的二次去离子水中，用磁力搅拌器搅拌30分钟；分别称取120mg的柠檬酸钠和PVP，混合后加入200ml的二次去离子水，用磁力搅拌器搅拌45分钟至PVP均匀溶解，得到的硝酸银
7、和柠檬酸钠-PVP溶液需分别保存，实验时，将硝酸银溶液加到相同体积的柠檬酸钠-PVP溶液中。实验过程：用波长为488nm的氩离子激光直接照射到盛有硝酸银、柠檬酸钠以及聚乙烯比咯烷酮（PVP）的混合溶液的样品池中。（在激光的照射下，硝酸银、柠檬酸钠发生化学还原反应，生成的银颗粒被吸附到载玻片基底上，经过一段时间，在载玻片表面光辐照的区域成功沉积了银纳米颗粒薄膜。）,实验光路图：,图4 实验光路图,激光诱导生成银纳米颗粒薄膜的反应机理：,第一步：在激光辐照下，混合溶液会发生电离和激发，生成还原性的H自由基和水合电子 以及氧化性的OH自由基等。,第二步：由于玻璃本身材料的性质决定了其表面含有大量羧基
8、基团， 而这些羧基基团很容易带上负电荷，这就使得溶液中的银离子可以通过静电吸引作用被玻璃表面吸附，被吸附的银离子在得到电子后被还原为银原子：,第三步：界面的银原子与其周围的银离子聚集形成类似二聚体的结构，而这些银的二聚体与柠檬酸根相结合形成小的银团簇。银团簇是电子的富集中心，由柠檬酸根光照分解释放出的电子会吸附在银团簇的表面，形成反应的活性中心，使得银团簇周围游离的银离子能够被还原并沉积在团簇表面 ：,第四步：在激光辐照下，随着时间的推移银的聚合体不断的长大，最终生成不同尺寸的银纳米颗粒，银纳米颗粒的密集排列便构成了光亮的银纳米颗粒薄膜结构。,图4 形成银纳米颗粒薄膜示意图,银膜AFM图和SEM图,图5 激光诱导沉积银膜局部的AFM和SEM图,总结,主要介绍了一种新型制备银纳米薄膜的方法即激光诱导化学沉积方法，它与其他制备方法相比，具有不需要用高压、真空、自动控制等价格昂贵、体积庞大的设备，具有简单方便、灵活和易于操作的特点。另外，此种方法也可以用来制作突破衍射极限的光栅，并用来研究表面等离子体激元的相关特性。,谢谢！,
