液相激光烧蚀制备纳米空心球

微纳米空心球的特殊结构使其具有比表面积高、密度低、热膨胀系数低、折射率低等特性，在锂离子电池、气敏传感器、药物/基因的可控释放、催化剂和催化剂载体等方面有着广阔的应用前景。如何用简单可控的方法合成出结构均一、尺寸均匀且更加细小（小于100 nm）的空心球纳米材料，是当前研究和未来应用中需要解决的关键问题之一。本项目利用红外激光可以对金属和半导体（或绝缘体）进行选择性加热的特性，以及激光作用区可能存在的快速柯肯达尔效应，制备纳米空心球。拟通过合理地设计材料体系，用红外激光作用液相介质中的金属靶，直接制备出尺寸均匀细小的半导体（或绝缘体）纳米空心球。同时，建立相关的热动力学模型，阐明纳米空心球在液相激光烧蚀过程中的形成机制。本项目将探索一条制备空心球纳米材料的简单途径，对于这种新型纳米材料的大规模应用具有重要的现实意义。

本项目进展顺利，按计划执行，并根据项目进展情况以及国内外相关研究动态，对研究内容作了必要的补充，其中包括：1）扩展了材料体系，增加了CoO、PbS、CdS、SnS纳米空心球的激光法制备；2）增加了对纳米空心球的磁性测量；3）为了获得尺寸更加均匀且分散良好的纳米空心球，我们在激光法获得均匀分散的金属纳米颗粒方面开展了一些探索性工作。本项目的主要研究成果如下：1）采用液相激光烧蚀法可控制备了CuO、CoO、MgO、ZnO、ZnS、PbS、CdS、SnS等八种尺寸均匀细小（不大于50 nm）、分散性良好的金属氧/硫化物纳米空心球，其中MgO纳米空心球用一般化学法难于制备，SnS纳米空心球也属于首次合成；2）揭示了激光下快速柯肯达尔效应的动力学过程；3）验证了激光选择性加热机制；4）获得了优异的发光、铁磁、气敏等性能；5）探索性工作方面，采用合适的表面活性剂显著改善了金属纳米晶的分散性，采用激光多次作用提高了金属纳米晶的尺寸均匀性，采用激光辐照含硫源溶液介质中的镉纳米晶也初步得到了CdS纳米空心球。本项目建立了一种可控制备纳米空心球的简单方法，对于这种新型纳米材料的大规模应用具有重要的现实意义。相关研究成果在Nanotechnology、Langmuir、RSC Advances等国际学术期刊上发表SCI论文11篇，申请发明专利2项，毕业硕士生3人。