基于激光干涉电沉积金属纳米量子点及其制备方法

本发明涉及功能材料制备，特别涉及一种基于激光干涉电沉积金属纳米量子点及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，金属纳米量子点成为了一种具有巨大应用潜力的新型材料，其具有尺寸可调、发光、电化学催化等优异的性能，在显示技术、生物医学、光电子学、催化剂和传感器等领域有着广泛的应用前景，用于制造更高分辨率和更鲜艳的显示屏、作为生物成像和药物传递的标记物、制造高效的光电子器件、提高催化反应的效率和选择性以及检测环境中的各种化学物质。

2、迄今为止，已经形成了一系列金属纳米量子点的制备方法，包括化学合成法、碳热还原法、水相合成法、离子束辐照法等技术，以实现金属纳米量子点的制造。通过化学合成的方法，在溶液中将金属前驱体还原生成金属纳米量子点，包括溶剂热法、微波辅助法、溶胶—凝胶法等。碳热还原法通过在高温下利用金属盐与碳源反应生成纳米颗粒。水相合成法通过控制反应条件合成金属纳米量子点，包括热分解法、光化学方法等。离子束辐照法利用离子束辐照材料表面，诱导金属原子形成金属纳米量子点。

3、虽然上述方法可以实现金属纳米量子点的制造，但量子点的制备过程需要精确控制反应条件、溶剂选择、温度等因素，才能获得所需尺寸、形貌和光学性能的纳米量子点，这对生产工艺提出了较高的要求。与此同时，以上提到的技术方法在实际生产中难以实现金属纳米量子点大规模生产，生产成本相对较高，且在制备过程中容易受到氧化、聚集现象导致稳定性和可控性差，这会影响其在实际应用中的表现和长期稳定性，影响其在商业应用中的推广。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种基于激光干涉电沉积金属纳米量子点及其制备方法，利用激光瞬时功率大、非接触式加工的特性，通过控制激光功率和沉积电位大小，从而控制量子的位置和分布，通过控制加工时间控制量子点形状。

2、为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

3、本发明提供的基于激光干涉电沉积金属纳米量子点的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、准备电化学沉积装置、电化学工作站、激光器、对电极、工作电极以及参比电极，配置金属离子盐溶液作为电解质溶液；

5、s2、将对电极和工作电极清洗干燥处理；将对电极正对工作电极放置，将参比电极安装在对电极和工作电极之间，再将对电极、工作电极以及参比电极放置在电化学沉积装置中，并向电化学沉积装置加入电解质溶液，使电解质溶液覆盖对电极、工作电极以及参比电极；

6、s3、设置激光器的激光扫描路径和激光参数，设置电化学工作站的电沉积参数，开启激光器和电化学工作站，在工作电极上沉积形成金属量子点；

7、s4、关闭激光器和电化学工作站，将沉积后的工作电极和对电极、参比电极从电化学沉积装置中取出、清洗并干燥，以去除残留的电解质溶液和杂质。

8、进一步地，对电极选用铂片对电极，电解质溶液选用金属硫酸盐溶液。

9、进一步地，步骤s3中，激光器的激光选用单光束或多光束，激光参数包括激光的重复频率、脉冲宽度、激光功率、聚焦位置和离焦量，以控制激光辐照在电沉积区域。

10、进一步地，步骤s3中，电沉积参数根据预先设计的量子点形状和分布进行设置，电沉积参数包括沉积电位、步长以及沉积时间；利用激光干涉电沉积的过程，促进金属量子点在基底上的形核点位，并通过沉积时间控制量子点的尺寸。

11、进一步地，电沉积环境温度为25℃，电解质溶液的页面深度为2mm，激光频率为10khz，单脉冲能量50μj，采用计时电流法进行电沉积过程，沉积电位为-0.2v。

12、本发明提供的基于激光干涉电沉积金属纳米量子点的制备方法制备得到的金属纳米量子点。

13、本发明能够取得如下技术效果：

14、本发明提供的基于激光干涉电沉积金属纳米量子点制备方法，利用电沉积致密的特点以及激光调控形核点位的优势，实现了金属纳米量子点大面积、高效率地增材制造。电化学沉积是一种化学方法，是原子级加工手段，其不会破坏基底且环境友好，是金属纳米量子点的有效手段；激光因其无接触加工的技术特性，可以有效促进形核点位的产生，从而实现高密度、大面积量子点的制造。本方法所使用的设备简单、成本低廉、工艺环境温和，适合规模化制造，实现大面积、高均匀性的金属量子点批量制备。

技术特征：

1.一种基于激光干涉电沉积金属纳米量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于激光干涉电沉积金属纳米量子点的制备方法，其特征在于，所述对电极选用铂片对电极，所述电解质溶液选用金属硫酸盐溶液。

3.根据权利要求1所述的基于激光干涉电沉积金属纳米量子点的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述激光器的激光选用单光束或多光束，所述激光参数包括激光的重复频率、脉冲宽度、激光功率、聚焦位置和离焦量，以控制激光辐照在电沉积区域。

4.根据权利要求3所述的基于激光干涉电沉积金属纳米量子点的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述电沉积参数根据预先设计的量子点形状和分布进行设置，所述电沉积参数包括沉积电位、步长以及沉积时间；利用激光干涉电沉积的过程，促进金属量子点在基底上的形核点位，并通过沉积时间控制量子点的尺寸。

5.根据权利要求4所述的基于激光干涉电沉积金属纳米量子点的制备方法，其特征在于，电沉积环境温度为25℃，电解质溶液的页面深度为2mm，激光频率为10khz，单脉冲能量50μj，采用计时电流法进行电沉积过程，沉积电位为-0.2v。

6.权利要求1～5任一项所述的基于激光干涉电沉积金属纳米量子点的制备方法制备得到的金属纳米量子点。

技术总结本发明涉及功能材料制备技术领域，特别涉及一种基于激光干涉电沉积金属纳米量子点及其制备方法。上述制备方法包括准备电化学沉积装置、电化学工作站、激光器、对电极、工作电极以及参比电极，配置电解质溶液；将对电极正对工作电极放置，将参比电极安装在对电极和工作电极之间，再将三个电极放置在电化学沉积装置中，加入电解质溶液；开启激光器和电化学工作站，在工作电极上沉积形成金属量子点；将沉积后的电极从电化学沉积装置中取出、清洗并干燥。本发明提供的制备方法利用电沉积致密的特点以及激光调控形核点位的优势，实现了金属纳米量子点大面积、高效率、高均匀性的制造。技术研发人员：许金凯,邹兆强,任万飞,于占江,曹嘉冀,韦含含受保护的技术使用者：长春理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18