纳米复合材料选择性激光微纳焊接制备新方法

纳米复合材料在能源、传感、催化以及太阳能电池领域有重要应用。现有的纳米复合材料制备方法大多是在纳米颗粒生成过程中实现材料间的复合，制备的材料往往需要后期处理，在制备过程中需要使用有毒的金属盐（例如AgNO3，H2PtCl6）作为前驱体。因此若能直接将商业化的不同性能的纳米颗粒焊接在一起制备纳米复合材料将有重要的意义。

基于此，武汉光电国家实验室研究员李祥友带领博士生喻惠武等人提出了一种用激光在液相媒介中将金属和半导体纳米颗粒焊接在一起制备纳米复合材的方法（如图所示）。改方法可以将多种金属和半导体纳米颗粒焊接起来，例如Ag/TiO2, Ag/SnO2, Ag/ZnO2, Pt/TiO2, Pt/SnO2, Pt/ZnO。研究表明，这种焊接方法可以通过使用具有不同性能的材料复合来改善纳米材料的性能。并且所制备的纳米复合颗粒的尺寸、形貌、晶型，甚至组元含量均可控。该方法过程简单，复合效率高，几乎没有原材料的浪费。

图 液相媒介中选择性激光微纳焊接金属和半导体纳米颗粒示意图

2017年5月8日，研究成果“Fabrication of metal/semiconductor nanocomposites by selective laser nano-welding发表在英国皇家化学学会（RSC）旗下期刊《Nanoscale》上。另外，近年来该小组在激光与纳米颗粒相互作用领域展开了系统研究。基于非聚焦激光辐照技术先后实现了碳量子点、二氧化钛胶体球以及空心二氧化钛微球的可控制备，并深入研究了液相媒介中激光与物质相互作用的机理。近期先后在Chemical Communications （52, 819-822, 2016）、RSC Advances（6, 110911-110915, 2016）、The Journal of Physical Chemistry C (Published online 19 May 2017，DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b03464 )上发表了相关成果。

上述研究得到了国家自然科学基金(61378031)的资助。