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激光烧蚀法制备碳纳米材料与金属氧化物纳米材料
【摘要】
激光烧蚀法是一种制备纳米材料的有效方法之一。本文总结了近年来激光烧蚀法制备碳纳米材料和金属氧化物纳米材料的研究进展，重点介绍了不同激光参数对纳米材料形貌和性质的影响，展望了该技术在新材料制备和应用上的潜力和发展方向。
【关键词】激光烧蚀法；碳纳米材料；金属氧化物纳米材料；形貌与性质。
【Abstract】
Laserablationisoneoftheeffectivemethodsforpreparingnanomaterials.Thispapersummarizestheresearchprogressoflaserablationinthepreparationofcarbonnanomaterialsandmetaloxidenanomaterialsinrecentyears.Theinfluencesofdifferentlaserparametersonthemorphologyandpropertiesofnanomaterialsareoutlined,andthepotentialanddevelopmentdirectionsofthetechnologyinthepreparationandapplicationofnewmaterialsarediscussed.
【Keywords】Laserablation;Carbonnanomaterials;Metaloxidenanomaterials;Morphologyandproperties.
1.简介
纳米材料因其独特的性能和应用潜力而备受关注。为了制备纳米材料，现有的技术主要包括溶胶-凝胶法、等离子体化学气相沉积法、高能球磨法、电弧法等。这些方法具有多种优点，但也存在着在纳米材料尺寸和分散性上的限制，并且工艺复杂、成本高等缺点。而激光烧蚀法通过激光束在目标表面的瞬间加热和烧蚀，可在液态、气态或等离子体态下构筑纳米材料。其特点是制备简便，操作灵活，尺寸精确可控，分散性好等。因此，它被广泛应用于纳米材料的制备与表征。
本文综述了激光烧蚀法制备碳纳米材料与金属氧化物纳米材料的最新进展，并探讨了不同激光参数对材料形貌和性质的影响。
2.碳纳米材料的制备
碳纳米材料是一种新型的纳米材料，具有良好的物理化学性质和广泛的应用前景。石墨烯、碳纳米管、烯类聚合物和炭黑等都属于碳纳米材料的范畴。激光烧蚀法可用于制备不同形貌的碳纳米材料。
2.1石墨烯
石墨烯是由一个由碳原子构成的二维扁平晶格结构组成，可以通过机械剥离、还原氧化石墨烯和化学气相沉积法制备。激光烧蚀法可以在液氮和乙醇等不同溶剂中制备石墨烯。激光功率、重复率、倍频等参数对石墨烯的形貌和大小有一定影响，浓度、反应时间和温度也是影响石墨烯形成和品质的重要因素。
2.2碳纳米管
碳纳米管是一种由单层或多层碳原子形成的中空圆柱结构，具有高强度，高导电性，高热导性等优异的物理化学性质。多壁碳纳米管可通过激光烧蚀法直接在目标体表面制备。单壁碳纳米管则需要与其他金属元素制成复合材料，再通过激光烧蚀法获得。激光功率和重复率是影响碳纳米管尺寸和形貌的关键因素。
3.金属氧化物纳米材料的制备
金属氧化物纳米材料是一类使用广泛的纳米材料，它们具有磁性、光学、电学和电化学等优异性质。金属氧化物纳米材料的制备通过激光烧蚀法也可以实现。
3.1二氧化钛
二氧化钛是一种重要的光电催化剂。激光烧蚀法可以制备二氧化钛纳米晶体。激光烧蚀法的实现需要适宜的目标材料，以及适宜的液体、气氛、反应条件。激光功率影响样品的尺寸、晶型和光催化活性。还可以通过在激光烧蚀过程中加入其他碳元素来实现纳米颗粒的氮杂化。
3.2氧化铝
氧化铝是车用催化剂、陶瓷、储能材料等的重要原料。通过控制激光参数，可以制备规模不同的氧化铝纳米颗粒。激光烧蚀的反应条件如反应时间、激光功率和溶液浓度对样品的形貌、晶体结构和相纯有很大影响。可以通过同步辐射烧结技术制备更高质量的氧化铝纳米材料。
4.结论与展望
本文总结了激光烧蚀法制备碳纳米材料和金属氧化物纳米材料的研究进展，重点介绍了不同激光参数对纳米材料形貌和性质的影响。激光烧蚀法制备纳米材料技术成熟，制备样品的热点高度、晶型、尺寸、形貌和分散度等性质可以通过激光参数、反应体系、反应温度等控制。同时，激光烧蚀法的制备成本相对较低，集成性强，可批量制备。因此激光烧蚀法在新型材料制备和应用上具有广泛的应用前景。
未来，通过对不同的金属、纳米炭材料、复合材料的研究，探索纳米材料的制备与表征将成为主流研究方向。同时，精细的金属氧化物复合材料的设计和制备，将推动更广泛的应用领域，如电存储器件、传感器、光伏、光催化等。