(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210992975.1 (22)申请日 2022.08.18 (71)申请人 北京科技大 学 地址 100083 北京市海淀区学院路3 0号 (72)发明人 李志鹏　马毅　葛智国　吕威　 (74)专利代理 机构 北京中政联科专利代理事务 所(普通合伙) 11489 专利代理师 陈超 (51)Int.Cl. B22F 9/16(2006.01) B22F 1/054(2022.01) C22C 30/00(2006.01) B23K 26/362(2014.01) B23K 26/60(2014.01) B23K 26/70(2014.01)B82Y 30/00(2011.01) (54)发明名称 一种激光制备高熵合金纳米 颗粒的方法 (57)摘要 本发明公开了一种激光制备高熵合金纳米 颗粒的方法。 首先对高纯烧蚀靶材进行预处理， 随后将烧蚀靶 材浸润于迭代优化后的烧蚀液中， 并向溶液中通入酸性气体。 随后启动磁力控制 台， 调节磁力大小以及温度， 启动纳秒激光器， 调 节激光参数， 使激光烧蚀靶材。 激光烧蚀完毕以 后， 通过磁力调节收集所得到的纳米胶体溶液， 调节激光光路及波长， 对胶体溶液进行辐照。 随 后收集辐照后的溶液， 放入高速离心机中， 进行 离心清洗干燥即得到高熵合金纳米颗粒。 本发明 操作简单， 成分可控， 所制备的纳米颗粒具有高 的比表面积和丰富的活性位点， 在光电催化等方 面具有很大的应用潜力。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115283685 A 2022.11.04 CN 115283685 A 1.一种激光制备高熵合金纳米颗粒的方法， 具有如下步骤： (1)将纯度大于99.9999％的单组分烧蚀靶材线切割为4cm*4cm*4mm的片状试样， 先后 用丙酮和超纯 水清洗晾干后置 于烧蚀容器内； (2)配置20ml烧蚀液， 烧蚀液成分为有机溶剂、 金属盐溶液、 碱溶液以及表面活性剂的 混合溶液， 体积比分别为4:2:1:1， 随后将混合溶液倒入烧蚀容器中， 使烧蚀靶材上表面距 离液面高度8m m； (3)在烧蚀液面下方放置一个Ph计， 烧蚀开始前将Ph控制为12， 烧蚀开始后向烧蚀液中 以10sccm的流量向烧蚀液中通入酸性气体， 使P h值在烧蚀过程中逐步下降， 当Ph值降至6的 时候停止通入酸 性气体； (4)启动磁力控制台， 将温度设置为5 0℃， 将磁力调节为0； (5)启动纳秒激光器， 调节激光烧蚀参数， 开始对 靶材进行烧蚀； (6)激光烧蚀完毕以后， 取出烧蚀靶材， 收集所得到的胶体纳米颗粒溶液， 并将激光器 内部的分光镜组切换为3 55nm的模式， 调节激光辐照参数， 开始对溶 液进行辐照； (7)辐照完毕后， 将磁力台的磁力调为最大， 然后使用移液枪将烧蚀容器内的溶液吸 干， 烧蚀容器内剩余的超细粉体即为烧蚀产物； (8)将(7)中的烧蚀产物收集， 以超纯水作 为溶剂， 在高速离心机下离心清洗三次， 将离 心清洗后的产物分散于10ml异丙醇、 丙酮和甲醇 的混合溶液中， 三者体积比例分别为3:1: 1； (9)将(8)中分散后的混合溶液置于超净干燥箱中， 70℃干燥5h， 最终干燥后的超细粉 体即为高熵合金纳米颗粒。 2.根据权利要求1所述的一种激光制备高熵合金纳米颗粒的方法， 其特征在于， 所述步 骤(1)中的单组分烧蚀靶材成分为F e、 Co、 Cr、 N i、 Mo、 Mn或Cu中的一种。 3.根据权利要求1所述的一种激光制备高熵合金纳米颗粒的方法， 其特征在于， 所述步 骤(2)中的有机溶剂为甲苯、 丁酮与丙二醇的混合液， 三 者体积比分别为2:1:1。 4.根据权利要求1所述的一种激光制备高熵合金纳米颗粒的方法， 其特征在于， 所述步 骤(2)中的金属盐溶液为硝酸铜、 硝酸钴、 硝酸铬、 硝酸铝、 硝酸钼、 硝酸锰、 硝酸镍、 氯化铜、 氯化铝、 硝酸钴、 硝酸铬、 氯化钼、 氯化锰以及氯化镍中任意四种金属盐溶液的组合， 且四种 金属盐溶 液的体积比为1:1:1:1。 5.根据权利要求1所述的一种激光制备高熵合金纳米颗粒的方法， 其特征在于， 所述步 骤(2)的碱溶液为NaOH或KOH， 所述表面活性剂为油酸和十八烷基硫酸钠的混合液， 两者体 积比为2:1。 6.根据权利要求1所述的一种激光制备高熵合金纳米颗粒的方法， 其特征在于， 所述步 骤(3)中的酸 性气体为 二氧化氮、 氯化氢或二氧化 碳中的一种。 7.根据权利要求1所述的一种激光制备高熵合金纳米颗粒的方法， 其特征在于， 所述步 骤(5)中的烧蚀参数包括烧蚀波长、 烧蚀能量、 烧蚀频率、 烧蚀时间， 数值分别设置为532nm、 2J、 10Hz、 30min。 8.根据权利要求1所述的一种激光制备高熵合金纳米颗粒的方法， 其特征在于， 所述步 骤(6)中的辐照参数包括辐照能量、 辐照频率、 辐照时间， 数值分别设置为0.8J、 5 Hz、 60min。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115283685 A 2一种激光制备高熵合金纳米颗粒的方 法 技术领域 [0001]本发明属于纳米材 料领域， 特别涉及一种激光制备高熵合金纳米颗粒的方法。 背景技术 [0002]含有多种金属的合金由于配位、 几何效应等而具有优良的催化、 力学、 磁学等性 能。 由于高熵合金具有高熵效应和迟滞扩散效应， 使其在热力学和动力学方面有着 高的稳 定性， 同时由高熵驱动形成单一固溶体状态的高熵合金表现出极高的抗腐蚀性能， 使得高 熵合金能够在苛刻的环境下保持优异的稳定性。 其次高熵合金具有晶格畸变效应和鸡尾酒 效应， 使其增加了活性位点的数量， 优化了活性位点的电子结构和几何结构， 显著 提高了活 性位点的本征活性， 从而 具有高的催 化潜力。 尤其是激光制备的高熵合金纳米颗粒， 引入了 新的缺陷以及新的活性位点， 同时具有高的比表面积， 使其在光电催化等方面有着巨大 的 应用潜力。 [0003]激光液相烧蚀法(LAL)是利用脉冲激光制备微米或纳 米材料的一种新兴材料制备 方法。 其原理是当高能脉冲激光照射固体靶材时， 由于激光的高能量、 高亮度、 高聚焦度、 方 向性好而被靶材瞬间吸收， 进而促使靶 材表面熔化、 溅射产生高温高压等离子体， 等离子体 在不同生长环境下重新成核、 生长， 组装成不同形貌和性质的微纳米结构 。 激光烧蚀技术在 微纳米材料制备过程中所表现出来的优点主要体现在： (1)可瞬间提供超高温、 超高压等极 端环境， 有利于特殊纳米结构的形成； (2)反应器壁不参与整个反应， 对产 物无污染， 保证了 产物的纯度； (3)操作便利、 可控性好、 易于排除杂质； (4)激光能量可高度集中， 反应区与周 围环境之间温度梯度大， 有利于成核粒子快速凝结； (5)反应室与激光器分离， 产物不会对 激光造成污染。 [0004]基于目前制备高熵合金纳米颗粒的方法， 大部分都无法对产物的形貌及粒度进行 精准调控， 而且由于烧蚀液配比的不合理， 导致最终得到的产物纯度不高、 结 晶度不高、 粒 度分布不均匀。 而且制备完 毕以后， 难以对高熵 合金纳米颗粒进 行收集和离心 解聚， 因此开 发出一种简单高效的方法来制备和收集高熵合金纳米颗粒很有必要。 发明内容 [0005](一)发明目的 [0006]本发明的目的， 是针对现有制 备工艺难以合成成分可控、 粒径细小的高熵合金纳 米颗粒， 从而利用调控烧蚀过程中的P h值以及短脉冲纳秒激光极度不平衡条件的特点烧蚀 超纯单组分块体靶材， 在液相环境下配合金属盐溶 液合成性能优异的高熵纳米材 料。 [0007](二)技术方案 [0008]本发明通过如下技 术方案予以实现。 [0009](1)将纯度大于99.9999％的单组分烧蚀靶材线切割为4cm*4cm*4mm的片状试样， 先后用丙酮和超纯 水清洗晾干后置 于烧蚀容器内； [0010](2)配置20ml烧蚀液， 烧蚀液成分为有机溶剂、 金属盐溶液、 碱溶液以及表面活性说　明　书 1/4 页 3 CN 115283685 A 3