[发明专利]用于CO2

说明书

本发明涉及用于CO₂激光器的溶液型纳米Au颗粒催化剂及制备方法，采用还原法制备，能在玻璃或石英材质的CO₂激光器放电管内壁上形成薄薄的均匀的镀膜层，镀膜层中含纳米Au原子颗粒，对于CO₂激光器一段长时期的工作放电激励后主要工作物质CO₂分解成的CO和O有着很好的催化作用，可以还原再生成CO₂气体分子，CO和O结合，减少了N₂和O结合生成N₂O，从而减少了CO、N₂O有害气体产生，经过镀膜清洗，无残留物，从而不产生氧化残留物，不污染CO₂激光器的谐振腔腔体及镜片，本发明的溶液型纳米Au颗粒催化剂制备方法简单、工艺简捷，催化剂不仅有利于稳定保持激光功率，并且能有效延长CO₂激光器使用寿命。

技术领域

本发明涉及用于放电管为玻璃或石英材质的直流激励CO₂激光器的纳米Au颗粒催化剂及制备应用方法。

背景技术

上世纪六十年代中期发明的CO₂激光器是能实现连续输入功率，性价比高的一种激光器，至今仍被广泛应用到科学研究、材料加工、医疗应用、船舶工业、环境测量等各个领域。国内外现在使用的此类CO₂激光器一段时间后普遍存在的短板是激光功率衰减，工作寿命缩短问题。

CO₂激光器主要由激光管、光学谐振腔、工作气体、电源和泵浦组成，结构由里到外依次是放电管、水冷套管和储气管。其中，放电管由玻璃或石英材质制成。CO₂激光器主要工作气体是CO₂，辅助气体是N₂和He。在封闭的CO₂激光器的放电管中所拥有的单位容积中CO₂分子的浓度决定了激光器激发激光功率的持续性、稳定性。CO₂激光器经过一段长时期的工作放电激励，激励碰撞中的CO₂气体分子很容易失去一个氧原子，而形成CO气体分子，这样就会形成放电管中单位容积中CO₂分子的浓度的降低，从而伴随着的是CO₂激光器功率的衰减，这就缩短CO₂激光器的工作寿命。此外，CO₂激光器在工作时会发生多种化学反应：CO₂会分解为CO和O，N₂会和O结合成N₂O，CO、N₂O都是有害气体，不仅会造成激光器功率衰减，而且会减少激光器的使用寿命。

当前国际上的流行工艺是在激光腔内放置催化剂，可使CO₂激光器的工作寿命成倍增加。关于延长CO₂激光器工作寿命的催化层基本理论，八十年代末国际上就已形成，但目前在国内生产的厂家并不多。开发产品的难点在于制作激光器纳米Au原子颗粒镀层对于工艺要求和成本要求高。国内曾有过的负载型颗粒状纳米Au催化剂，在技术上存在缺陷：由于其外观为固体颗粒物质，不适宜在CO₂激光器的放电管壁上形成均匀的镀膜层，其可操作性不强；作为负载体的AL₂O₃最终生成物是灰色粉末状的氧化残留物。氧化残留物的存在会污染CO₂激光器的光学谐振腔腔体及镜片，难以清洗，从而影响激光功率。因上述技术缺陷，负载型颗粒状纳米Au催化剂不仅不能有效稳定激光功率，并且会缩短CO₂激光器使用寿命。