[發明專利]利用飛秒激光制備暴露高活性面的二氧化鈦的方法及系統

有效

• 申請號: 202010579947.8
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111850653B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 姜瀾;閆劍鋒;喬明
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京理工大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種利用飛秒激光制備暴露高活性面的二氧化鈦的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

(1)利用陽極氧化法，在鈦片表面制備固體二氧化鈦納米管陣列薄膜，過程如下：

(1-1)將鈦片依次放入乙醇和去離子水中超聲清洗三遍，烘干待用；

(1-2)按體積比為1:49～1:99量取水和乙二醇，配置成溶液A；

(1-3)向溶液A中加入質量分數為0.4％～0.6％的氟化銨，得到溶液B；

(1-4)利用步驟(1-3)的溶液B，以步驟(1-1)的鈦片為陽極，鉑網為陰極，進行陽極氧化，溫度為23℃，電壓為20V～40V，時間為1～2小時，得到表面為固體二氧化鈦納米管陣列薄膜的鈦片；

(1-5)將步驟(1-4)的鈦片置于乙醇和去離子水中清洗若干次、烘干備用；

(2)搭建一個利用飛秒激光制備暴露高活性面的二氧化鈦的系統，該系統包括高重頻飛秒激光器、中性密度衰減片、電控快門、飛秒激光振鏡、飛秒激光場鏡和支撐底座；高重頻飛秒激光器輸出的飛秒激光脈沖通過中性密度衰減片調節能量后進入飛秒激光振鏡實現對激光輻照方向的調控，通過飛秒激光場鏡聚焦到表面為固體二氧化鈦納米管陣列薄膜的鈦片上，電控快門置于中性密度衰減片與飛秒激光振鏡之間，用于控制飛秒激光的開閉；表面為固體二氧化鈦納米管陣列薄膜的鈦片被固定在支撐底座上，通過軟件控制飛秒激光振鏡，實現對激光焦斑的位置的控制，進而實現對樣品的逐行掃描加工；

(3)將波長為800nm、重復頻率為80MHz、脈沖寬度為50fs的飛秒激光聚焦到步驟(1)的固體二氧化鈦納米管陣列薄膜上，使激光強度為1.1×10¹²W/cm²～1.7×10¹²W/cm²，設置飛秒激光聚焦光斑的掃描速度為1mm/s～5mm/s，使得激光在步驟(1)的表面為固體二氧化鈦納米管陣列薄膜的鈦片表面進行逐行掃描，得到暴露{010}晶面的銳鈦礦二氧化鈦。