纳米材料考题

一、什么是荷叶效应？

主要是指莲叶表面具有超疏水以及自洁的特性，即荷叶的疏水效应和荷叶的自洁效应

二、纳米效应包括哪些?

量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、库仑阻塞和量子隧穿、介电陷域效应

三、什么是一维纳米材料？

在两个维度上为纳米尺度的材料，即具有纤维结构的称为一维纳米材料。一维纳米材料就是指在一个尺寸方向是纳米级别的，常见的就是纳米线这种纳米材料，如碳纳米管等材料

准一维实心的纳米材料，两维方向上为纳米尺度，长度方向尺度可以大许多，甚至可以达到宏观量级。

四、什么是石墨烯？

石墨烯是一种二维晶体，石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环, 是目前最理想的二维纳米材料.。理想的石墨烯结构是平面六边形点阵，可以看作是一层被剥离的石墨分子，即当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。

五、纳米材料自下而上制备技术是什么？

（题外——自上而下：通过微加工技术，在尺寸上纳米化；固体→微米颗粒→纳米颗粒）本题——自下而上：以原子、分子为基本单元，按照设计组装成纳米结构。主要有：气相法制备纳米微粒、液相法制备纳米微粒、纳米微粒的表面修饰

六、纳米粉体为什么存在团聚问题？如何解决？

由于纳米材料表面效应大、吸附能力强、极易团聚。

针对不同材料有5种方法可以有效地克服纳米粉末的团聚，实现纳米粉末的分散：

分散剂法、超声波法、表面活性剂、直接分散法、改进的胶粉混合法。

七、常用气相和液相制备纳米材料的方法有哪几种？

气相法制备纳米微粒——1.气体冷凝法 2.活性氢－熔融金属反应法3.溅射法4.流动液面上真空蒸镀法 5.电热蒸发法6.混和等离子法7.激光诱导化学气相沉积（LICVD）8.爆炸丝法9.化学气相凝聚法（CVC）和燃烧火焰－化学气相凝聚法（CFCVC）

液相法制备纳米微粒——1.沉淀法 2.喷雾法 3.水热法 4.溶剂挥发分解法 5.溶胶－凝胶法

6.辐射化学合成法

八、观察纳米材料表面形貌最常用的方法有哪几种？

扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）、

扫描电子显微镜－SEM 、扫描电子显微镜－SEM 、

X射线衍射仪，

九、表征纳米颗粒粒径分布用什么仪器？

激光散射法用于测试纳米粒子的粒径大小、粒径分布等。

扫描电子显微镜SEM 、透射电子显微镜TEM

透射电镜观察法,X 射线衍射线线宽法,比表面积法,X 射线小角散射法,拉曼散射法,光子相关谱法

颗粒粒度的表征方法——透射电镜观察法，比表面积法，重量法，谢乐公式

十、什么是谢乐公式？用来干什么?

D=K λ/Bcos θ

其中K 为Scherrer 常数，其值为0.89；

D 为晶粒尺寸（nm ）；

B 为积分半高宽度，在计算的过程中，需转化为弧度（rad ）；

θ为衍射角；

λ为X 射线波长，通常为0.154056 nm 。

是XRD 分析晶粒尺寸的著名公

十一、为什么减小TiO 2颗粒的尺寸，可以提高其光催化效果？

1、粒径小于10nm ，量子尺寸效应变得显著，能隙变宽，价带电位变得更正，导带电位变得更负，增加了光生电子和空穴的氧化－还原能力。

2、小粒径有利于光生载流子从粒子内部扩散到表面，与表面的给体或受体发生氧化还原反应。粒径越小，电子和空穴复合概率就越小。导致光催化活性提高。

3、小粒径微粒的比表面积高，增加了吸附有机污染物的能力，从而提高了光催化能力。

十二、解释金属纳米颗粒几乎都是深色的原因？

金属的纳米微粒光反射能力显著下降，通常可低于l ％，由于小尺寸和表面效应使纳米微粒对光吸收表现极强能力；

十三、写出Kubo 公式，分析为什么低温下微粒总是倾向于保持电中性？

W 为取出或放入一个电子所做的功，d 为超微粒子直径，e 为电子电荷。随着d 减小，W 迅速增加。因此低温下微粒总是倾向于保持电中性。

十四、为什么可以用碳纳米管制作场发射显示器？

1928年提出场发射电极理论. 1968年提出运用场发射电子制作显示器.以毫微米碳管作为阴极发射材料只需起始电压4.8—5.3V ，1995年对开口碳纳米管施加-100~-110V 偏压,产生0.5到1.5mA 的场发射电流, 观察到碳纳米管尖端发出非常微弱的白光. 提出以碳纳米管做场发射器件的构想.

在驱动电压下，阴极碳纳米管尖端能产生强电场，碳纳米管尖端的电子通过势垒贯穿飞出碳纳米管尖端表面，一部分电子在阳极高压作用下，飞向阳极穿过铝膜，分别轰击红、绿、蓝三基色荧光粉，产生不同波长的光子，实现彩色信号的显示，背散射的光子经铝反射膜反射后向前传播，以增强彩色信号的强度。

十五、为什么纳米微粒呈球形？

纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。这是由于粒径小，表面积急剧变大所致。这样高的比表面，使处于表面的原子数越来越多，同时表面能迅速增加。将采取单一立方晶格结构的原子尽可能以接近圆（或球）形进行配置的超微粒模式 )

A (/105.1/o 52dK k d e W T k

B B ?=≈<<

十六、是否铁磁材料做得越小，其矫顽力越大？

矫顽力：被磁化的材料在外磁场消失后仍保持一定程度的磁化，要消除其磁性，需外加一反向磁场强度Hc ，Hc 就叫做矫顽力。

镍微颗粒的矫顽力Hc 与颗粒直径d 的关系

铁纳米微粒矫顽力与颗粒粒径与温度的关系

纳米微粒在高于临界尺寸时具有高的矫顽力。

一致转动模式

微粒小到一定程度，每个微粒就是一个单磁畴。要去掉磁性，须将每个粒子整体的磁矩翻转，因而需要很大的反向磁场。

十七、某无机纳米颗粒与聚合物相容性较差，如何解决这一问题？

运用纳米微粒的表面工程对纳米微粒表面进行修饰，就是用物理、化学方法改变纳米微粒表面的结构和状态，实现人们对纳米微粒表面的控制。改善纳米粒子与其它物质之间的相容性．（a ）表面活性剂对无机纳米微粒表面的修饰

表面化学修饰——

偶联剂法--纳米粒子表面经偶联剂处理后可以与有机物产生很好的相容性． ?

酯化反应法--使原来亲水疏油的表面变成亲油疏水的表面， ? 表面接枝改性法-- (1)聚合与表面接枝同步进行法。(2) 颗粒表面聚合生长接枝法． ? (3) 偶连接枝法．

十八、某无机纳米颗粒粉体需用偶联剂做表面改性，用什么方法可以表征偶联剂已接上

去？

红外光谱，核磁共振，质谱

氧化－还原法

沉淀法中和法

络合法

常用方法

化学分析法利用各种化学成分的特征谱线（如原子发射光谱、原子吸收光谱、X 射线荧光仪器分析法；

十九、将无机纳米粉体分散至聚合物中，可以用什么仪器来表征无机粉体粒度大小和分散

程度的好坏？

二十、设计一款可以自洁的窗玻璃？

二十一、用什么方法测量多空颗粒的比表面积？

通过测定粉体单位重量的比表面积S W ，可由下式计算纳米粉中粒子直径(设颗粒呈球形)：式中，ρ为密度，d 为比表面积直径；S w 的一般测量方法为BET 多层气体吸附法． BET 方程如下：

通过化简：即可用下式计算出吸附剂的表面积S ：固体比表面积测定时常用的吸附质为N2气

二十二、十几年前，集成电路的线宽做到了500纳米，当前集成电路的线宽做到了32

纳米，是否会继续小下去？为什么？

不会无限制的小下去，量子尺寸效应限制，由计算可得当粒径小于20nm 时，出现量子尺寸效应，产生能级裂分，Ag 纳米微粒变成”绝缘体”。

量子尺寸效应、隧道效应将会是未来微电子器件的基础，或者说它确定了现存微电子器件进一步微型化的极限、当微电子器件进一步细化时，必须考虑上述量子效应。

S d ρ/6=]/)1(1)[(00p p k p p p k V V m

-+-?=m A m A N V V S 0=

纳米压痕实验报告讲解

纳米压痕实验报告姓名：张永钦学号：15120982 专业：力学班级：15-01

一、实验目的 1. 了解材料微纳米力学测试系统的构造、工作原理。 2. 掌握载荷-位移曲线的分析手段。 3. 用纳米压痕方法测定的杨氏模量与硬度。二、实验仪器和设备 TriboIndenter 型材料微纳米力学测试系统三、实验原理与方法纳米压痕技术又称深度敏感压痕技术，它通过计算机控制载荷连续变化，并在线监测压入深度。一个完整的压痕过程包括两个步骤，即所谓的加载过程与卸载过程。在加载过程中，给压头施加外载荷，使之压入样品表面，随着载荷的增大，压头压入样品的深度也随之增加，当载荷达到最大值时，移除外载，样品表面会存在残留的压痕痕迹。图1为典型的载荷-位移曲线。从图1中可以清楚地看出，随着实验载荷的不断增大，位移不断增加，当载荷达到最大值时，位移亦达到最大值即最大压痕深度max h ；随后卸载，位移最终回到一固定值，此时的深度叫残留压痕深度r h ，也就是压头在样品上留下的永久塑性变形。刚度S 是实验所测得的卸载曲线开始部分的斜率，表示为 h P S d d u = (1) 式中，u P 为卸载载荷。最初人们是选取卸载曲线上部的部分实验数据进行直线拟合来获得刚度值的。但实际上这一方法是存在问题的，因为卸载曲线是非线性的，即使是在卸载曲线的初始部分也并不是完全线性的，这样，用不同数目的实验数据进行直线拟合，得到的刚度值会有明显的差别。因此Oliver 和Pharr 提出用幂函数规律来拟合卸载曲线，其公式如下 ()m h h A P f u -= (2) 其中，A 为拟合参数，f h 为残留深度，即为r h ，指数m 为压头形状参数。m ，A 和f h 均由最小二乘法确定。对式(2)进行微分就可得到刚度值，即载荷位移图1 典型的载荷-位移曲线

纳米材料的测量方法

一 1.景深：成像时，像平面不动（像距不变），在满足成像清晰地前提下，物平面沿轴线前后可移动的距离. 是指在样品深度方向可能观察的程度。 2.焦长: 物点固定不动（物距不变），在满足成像清晰地前提下，像平面沿轴线前后可移动的距离，或者说观察屏或照相底版沿镜轴所允许的移动距离。二.原子力显微镜的三种工作模式答：原子力显微镜的工作模式是以针尖与样品之间的作用力的形式来分类的。主要有以下3种操作模式:接触模式(contact mode) ，非接触模式( non - contact mode) 和敲击模式( tapping mode) 。 1、接触模式 1)接触式： ?在接触模式中，针尖始终与样品保持轻微接触，扫描过程中，针尖在样品表面滑动。通常来说，接触模式都可以产生稳定的、高分辨率的图像。 ?在接触模式中，如果扫描软样品的时候，样品表面由于和针尖直接接触，有可能造成样品的损伤。对于表面坚硬的样品，容易造成针尖的损坏。所以接触模式一般不适用于研究生物大分子、低弹性模量样品以及容易移动和变形的样品 2)非接触式： a.在非接触模式中，针尖在样品表面上方振动，始终不与样品接触，探针监测器检测的是范德华力和静电力等对成像样品的无破坏的长程作用力。 b.但当针尖与样品之间的距离较长时，分辨率要比接触模式和轻敲模式都低，而且成像不稳定，操作相对困难. c.通常不适用于在液体中成像，在生物中的应用也比较少。 3)轻敲式：

a.在轻敲模式，微悬臂在其共振频率附近作受迫振动，振荡的针尖轻轻的敲击样品表面，间断的和样品接触，所以又称为间歇接触模式。 b.轻敲模式能够避免针尖粘附到样品上，在扫描过程中对样品几乎没有损坏。轻敲模式AFM在大气和液体环境下都可以实现。 c.在液体中的轻敲模式成像可以对活性生物样品进行现场检测、对溶液反应进行现场跟踪等。三．电子衍射与X衍射相比的优缺点。答：优点 1）电子衍射能在同一试样上将形貌观察与结构分析结合起来。 2）物质对电子散射主要是核散射，因此散射强，约为X射线一万倍，曝光时间短。摄取电子衍射花样的时间只需几秒钟，而X射线衍射则需几分钟到数小时。3）衍射角很小，一般为1-2度。缺点； 1.电子衍射强度有时几乎与透射束相当，以致两者产生交互作用，使电子衍射花样，特别是强度分析变得复杂，不能象X射线那样从测量衍射强度来广泛的测定结构。 2.此外，散射强度高导致电子透射能力有限，要求试样薄，这就使试样制备工作较X射线复杂；在精度方面也远比X射线低。

纳米材料论文

应用技术大学2017—2018学年第二学期《纳米材料与未来生活》期（末）试卷课程代码: 学分: 2 课程序号: 班级：学号：: 我已阅读了有关的考试规定和纪律要求，愿意在考试中遵守《考场规则》，如有违反将愿接受相应的处理。试卷共页，请先查看试卷有无缺页，然后答题。本课程以小论文形式进行期末考核，要求如下：一、请同学们在下列题目中按照指定题目，写成期末论文。 1、纳米材料先进制备技术 2、纳米材料与未来生物医药 3、纳米材料与未来汽车 4、纳米材料与先进催化 5、纳米材料与未来锂电 6、纳米多孔材料与超级电容器 7、纳米催化剂与燃料电池 8、纳米材料与光催化技术二、论文写作要求：论文题目应为授课教师指定题目，论文要层次清晰、论点清楚、论据准确；论文写作要理论联系实际，同学们应结合课堂讲授容，广泛收集与论文有关资料，含有一定案例，参考一定文献资料。三、论文写作格式要求：论文题目要求为宋体三号字，加粗居中；正文部分要求为宋体小四号字，标题加粗，行间距为1.5倍行距；论文字数要控制在2000－2500字；论文标题书写顺序依次为一、（一）、1.。

四、论文提交注意事项： 1、论文一律以此文件为封面，写明班级、、学号等信息。 2、论文一律采用书面提交方式，在规定时间提交，逾期将不接受补交。 3、如有抄袭雷同现象，将按学校规定严肃处理。

目录纳米材料的概念 (1) 未来汽车的概念 (1) 未来汽车的外饰 (2) 未来汽车外饰与纳米材料 (2) 未来汽车的饰 (2) 未来汽车饰与纳米材料 (3) 总结 (4)

纳米材料与未来汽车一、纳米材料的概念（一）、纳米材料纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。（二）、纳米材料的补充人们普遍认为纳米科技源自费曼于1959年的一次演讲，而“小就是与众不同”在现在几乎成了纳米科技界的一句口头禅。纳米科技近年来的发展可以说是非常迅猛，从国际上犹如雨后春笋一般冒出来的数十种纳米科技类杂志就可见一斑，其中英国物理学会率先出版Nanotechnology,美国化学学会继成功出版Nano Letters之后又推出了ACS Nano可以发现纳米科技有着魔力让人们着迷。我国把纳米翻译为奈米。我国先后成立了国家纳米科技指导协调委员会和纳米技术专门委员会，建立了国家纳米科学中心、国家纳米技术与工程研究院（天津）、纳米技术及应用国家工程研究中心、国家纳米技术国际创新园。纳米塑料———强度更高汽车制造中应用的塑料数量将越来越多。纳米塑料可以改变传统塑料的特性，呈现出优异的物理性能：强度高，耐热性强，比重更小。由于纳米粒子尺寸小于可见光的波长，纳米塑料可以显示出良好的透明度和较高的光泽度，这样的纳米塑料在汽车上将有广泛的用途。经过纳米技术处理的部分材料耐磨性更是黄铜的27倍。除此之外，纳米塑料除了可回收外，还有长期耐紫外线、色泽稳定、质量较轻等优点，在汽车配件中的应用领域相当广泛。在汽车外装件中，主要用于保险杆、散热器、底盘、车身外板、车轮护罩、活动车顶及其它保护胶条、挡风胶条等。在饰件中，主要用于仪表板和饰板、安全气囊材料等。二、未来汽车的概念（一）、未来汽车未来汽车有别于我们家庭所使用的目前所了解的汽车，未来汽车的发展方向

树枝状聚合物模板合成纳米材料

树枝状聚合物为模板合成纳米粒子摘要：纳米效应使纳米材料在光学、热学、力学、磁学等方面性能都有显著的提高，具有重要的学术价值以及广阔的应用开发前景。本文主要综述了以树枝化聚合物为模板制备纳米粒子的研究现状，分析总结了该方法的优缺点及树枝状聚合物种类、结构、代数浓度及pH值等对纳米粒子的影响，同时对以树枝状聚合物为模板合成纳米粒子的前景进行了展望。关键词：树枝状，聚合物，模板，纳米粒子 1.简介树枝状分子由Tomalia[1]于1985年首先合成得到，与一般的线形和支化高分子相比,有一下几个特点:(1)可以在分子水平上精确设计和控制分子的大小和功能基团；(2)具有三维高度有序,尺寸大小一致的单分子理想的球体结构,分子量分布系数为1；(3)具有内部疏松(空腔)、外部致密的结构而且在表面拥有大量功能基团容易实现功能化改性；(4)物性上表现为低粘度高流变不能结晶等。这些特殊的结构和物性使树枝状分子具有多种研究和应用意义，自从它出现以来一直是高分子领域的研究热点之一[2]。纳米粒子是指尺寸在1-100nm之间的超细微粒,当固体颗粒的大小处于这个范围时，比表面积大、表面原子多、表面能和表面张力随粒径的减小而急剧增大而出现了许多不同于本体固体的独特性质，如量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应[3, 4]。纳米粉体的制备方法可分为物理法和化学法，其中化学法主要有微乳液法、化学气相沉淀法、溶胶凝胶法和液相化学、还原法等。由于纳米粒子的比表面积大以及表面能极高，在液相中生成的纳米粒子需要稳定剂以抑制

纳米粒子的聚集。常用的稳定剂有有机配体、小分子表面活性剂和高分子等，其中高分，子稳定剂有聚1,2-亚甲基亚胺(PEI)、聚N-乙烯基-2-吡咯烷酮(PVP)和聚丙烯酸(PAA)等。稳定剂不仅防止纳米粒子的聚沉，同时控制粒子的大小，使用线形高分子稳定剂可以制备直径小于2nm的金属纳米粒子。但缺点是制备的粒子不是有序的原因是线形高分子的分子量的多分散性以及吸附在纳米粒子表面的高分子层的厚度不同。树枝化聚合物有三维对称的球形结构，且分散系数接近1，分子内存在可容纳纳米粒子的空腔，为以其为模板制备出分布均一、粒径稳定的金属及其化合物纳米簇提供了条件[5]。本文主要综述了以树枝化聚合物为模板制备纳米粒子的研究现状，分析总结了该方法的优缺点及树枝状聚合物种类、结构、代数浓度及pH值等对纳米粒子的影响，同时对以树枝状聚合物为模板合成纳米粒子的前景进行了展望。 2. 树枝状聚合物的模板作用图1是典型的树枝状聚合物的结构示意图，它从内到外分为核分子、高度支化区和终止基团三部分组成。代数较高时(四代以上)的呈三维球状立体结构,虽然树枝状聚合物自身大小也在纳米范围几纳米到几十纳米内，但仍可利用它的模板作用制备尺寸更小的纳米粒子。树枝状聚合物模板作用的机理可分为配位吸附和空间限制两种，前者是通过被吸附物与树枝状分子球体内部基团或表面基团的吸附配位作用形成被吸附物纳米粒子；后者是利用分子球体的内部有空腔外部致密的特点通过空间限制作用在树枝状的内部空腔内容纳客体纳米粒子内模板作用[6]。

纳米材料的测试与表征

纳米材料的测试与表征目录一、纳米材料分析的特点二、纳米材料的成分分析三、纳米材料的结构分析四、纳米材料的形貌分析一、纳米材料分析的特点纳米材料具有许多优良的特性诸如高比表面、高电导、高硬度、高磁化率等；纳米科学和技术是在纳米尺度上（0.1nm~100nm之间）研究物质（包括原子、分子）的特性和相互作用，并利用这些特性的多学科的高科技。纳米科学大体包括纳米电子学、纳米机械学、纳米材料学、纳米生物学、纳米光学、纳米化学等领域。纳米材料分析的意义纳米技术与纳米材料属于高技术领域，许多研究人员及相关人员对纳米材料还不是很熟悉，尤其是对如何分析和表征纳米材料，获得纳米材料的一些特征信息。主要从纳米材料的成分分析，形貌分析，粒度分析，结构分析以及表面界面分析等几个方面进行了检测分析。通过纳米材料的研究案例来说明这些现代技术和分析方法在纳米材料表征上的具体应用。二、纳米材料的成分分析 ●成分分析的重要性 ?纳米材料的光电声热磁等物理性能与组成纳米材料的化学成分和结构具有密切关系 ?TiO2纳米光催化剂掺杂C、N ?纳米发光材料中的杂质种类和浓度还可能对发光器件的性能产生影响据报；如通过在ZnS中掺杂不同的离子可调节在可见区域的各种颜色。 ?因此确定纳米材料的元素组成测定纳米材料中杂质种类和浓度是纳米材料分析的重要内容之一。 ●成分分析类型和范围 ?纳米材料成分分析按照分析对象和要求可以分为微量样品分析和痕量成分分析两种类型； ?纳米材料的成分分析方法按照分析的目的不同又分为体相元素成分分析、表面成分分析和微区成分分析等方法； ?为达此目的纳米材料成分分析按照分析手段不同又分为光谱分析、质谱分析、能谱分析 ●纳米材料成分分析种类 ?光谱分析:主要包括火焰和电热原子吸收光谱AAS，电感耦合等离子体原

纳米材料研究方法

纳米材料研究方法 ——《材料研究方法》课程论文学院：机电工程学院：王前聪学号：201602044

纳米材料研究方法摘要：本文以纳米材料为主要研究对象,阐述了其分析使用的分析方法。关键词：纳米材料分析方法表征 1前言纳米材料具有许多优良的物理及化学特性以及一系列新异的力、光、声、热、电、磁及催化特性，被广泛应用于国防、电子、化工、建材、医药、航空、能源、环境及日常生活用品中，具有重大的现实与潜在的高科技应用前景。纳米科技是未来高科技的基础, 而适合纳米科技研究的仪器分析方法是纳米科技中必不可少的实验手段。因此, 纳米材料的分析和表征对纳米材料和纳米科技发展具有重要的意义和作用。分析科学是人类知识宝库中最重要、最活跃的领域之一, 它不仅是研究的对象, 而且又是观察和探索世界特别是微观世界的重要手段。随着纳米材料科学技术的发展, 要求改进和发展新分析方法、新分析技术和新概念, 提高其灵敏度、准确度和可靠性, 从中提取更多信息, 提高测试质量、效率和经济性。纳米材料主要性质有:小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。目前表征纳米材料的技术很多，采用各种不同的测量信号形成了各种不同的材料分析方法，大体可以分为以下几种方法。

2 X射线衍射分析（XRD) X射线粉末衍射法的基本原理是:一束单色X射线碰击到研成细粉的样品上，在理想情况下，样品中晶体按各个可能的取向随机排列。在这样的粉末样品中，各种点阵面也以每个可能的取向存在。因此，对每套点阵面，至少有一些晶体的取向与入射束成Bragg角e，于是对这些晶体和晶面发生衍射。衍射束采用与图象记录仪相连的可移动检测仪Geiger，如计数器(衍射仪)检测，在记录纸上画出一系列峰。峰度位置和强度很容易从谱图上得到，从而使它成为物相分析的极为有用和快速的方法。 3光谱分析方法 3.1激光拉曼光谱分析(LR) 拉曼散射的过程涉及光的弹性散射和非弹性散射，当一束频率为n。的单色光照射到样品上时，都会发生散射现象，产生散射光，将产生弹性散射(Ray leighscattering)和非弹性散射(Raman scattering)。散射光的大部分具有与入射光(激发光)相同的频率，即散射光的光子能量与入射光的相同，这就是弹性散射，称为瑞利散射。当散射光的光子能量发生改变与入射光不同时，其频率高于和低于入射光即非弹性散射，称为拉曼散射。频率低于激发光的拉曼散射叫斯托克斯散射，频率高于激发光的拉曼散射叫反斯托克散射。其中Stokes线(v0一△v)与Anti-stokes线(v0+△v)对称分布在激发线(n0)。由于拉曼位移△、只取决于散射分子的结构而与v0无关，所以拉曼光谱可以作为分子振动能级的指纹光谱。拉曼位移△v(散射光

纳米材料学教案

《纳米材料》教学大纲一、课程基本信息课程编号：2 中文名称：纳米材料英文名称：Nano-materials 适用专业：化学工程与工艺课程类别：专业选修课开课时间：第5学期总学时：32 总学分：2 二、课程简介（字数控制在250以内）《纳米材料》是化学工程与工艺专业的一门专业选修课，本课程系统地讲授各类纳米材料的概念、制备方法、结构和性能特征以及表征技术和方法，在此基础上，对其发展前景进行了展望。通过本课程的学习，引导大学生对纳米科学和技术进行认知与了解，帮助他们掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状以及未来发展前景，从而启迪大学生的创新思维，拓宽其科学视野，培养他们对纳米科技的学习兴趣。三、相关课程的衔接与相关课程的前后续关系。预修课程（编号）：高等数学B1（210102000913）、高等数学B2（210102000713）、物理化学A1（2）、物理化学A2（2），无机化学（A1）（2）、无机化学（A2）（2）。并修课程（编号）：无特别要求四、教学的目的、要求与方法（一）教学目的通过本课程的学习，引导大学生对纳米科学和技术进行认知与了解，帮助他们掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状以及未来发展前景，从而启迪大学生的创新思维，拓宽其科学视野，培养他们对纳米科技的学习兴趣。（二）教学要求掌握纳米科技和纳米材料学的基本概念、基本原理、研究现状，对未来发展前景有一定的认识。

（三）教学方法本课程遵循科学性、系统性、循序渐进、少而精和理论联系实际的教学原则，结合最新的研究成果着重讲述有关纳米材料的基本理论、理论知识的应用。本课程以课堂讲授教学为主，教学环节还包括学生课前预习、课后复习，习题，答疑、期末考试等。五、教学内容（实验内容）及学时分配（1学时）第一章绪论（2学时） 1、教学内容 1.1纳米科技的基本内涵 1.2纳米科技的研究意义 1.3纳米材料的研究历史 1.4纳米材料的研究范畴 1.5纳米化的机遇与挑战 2、本章的重点和难点本章重点是纳米科技与纳米材料的基本概念。第二章纳米材料的基本效应（2学时） 1、教学内容 2.1 小尺寸效应 2.2 表面效应 2.3 量子尺寸效应 2.4宏观量子隧道效应 2.5 库仑堵塞与量子隧穿效应 2.6 介电限域效应 2.7 量子限域效应 2.8 应用实例 2、本章的重点和难点重点：纳米材料的表面效应、小尺寸效应及量子尺寸效应。难点：宏观量子隧道效应。第三章零维纳米结构单元（4学时） 1、教学内容 3.1 原子团簇

材料科学与工程基础实验讲义

华南农业大学材料与能源学院现代材料科学与工程基础实验讲义供材料科学专业本科生使用胡航 2016-02-30

实验一金属纳米颗粒的化学法制备一、实验内容与目的 1. 了解并掌握金属纳米颗粒的化学法制备过程并制备Au 或Ag 纳米颗粒。 2. 了解金属纳米颗粒的光学特征。二、实验原理概述化学制备法是制备金属纳米微粒的一种重要方法，在基础研究和实际应用中被广泛采用。贵金属纳米颗粒的化学法制备主要有溶胶凝胶法、电镀法、氧化还原法等。其中氧化还原法又包括热分解和辐照分解等。贵金属纳米颗粒具有广泛的应用，如生物医学领域的杀菌，物理化学领域的催化等。本实验以金胶为例介绍交替法制备贵金属纳米颗粒，并以硝酸银在烷基胺中的热分解为例介绍表面活性剂中氧化还原法制备贵金属纳米颗粒。 1. 胶体金属（Au 、Ag ）的成核与生长总的来说，化学法制备金属纳米粒子都是让还原剂提供电子给溶液中带正电荷的金属离子形成金属原子。如，对于制备胶体金，如果采用柠檬酸三钠作为还原剂，其反应过程如下： 2H O -42223222222Δ HAuCl + HOC(CH )(CO )Au +Cl +CO +HCO H+CO(CH )(CO )+......??→粒子 2. 硝酸银热分解法制备银纳米粒子热分解法制备金属纳米颗粒原理简单，实验过程易操作。对制备数纳米到数十纳米尺寸范围的纳米颗粒有较大优势。硝酸银在烷基胺中加热搅拌可形成澄清透明溶液。温度上升到150~200 °C 时，溶液颜色由浅色到深色快速变化，生成的银纳米颗粒被烷基胺包裹，稳定在溶液中。通过对样品洗涤、离心沉淀，可获得烷基胺包裹的银纳米粒子。三、实验方法与步骤（一）实验仪器与材料硝酸银，柠檬酸三钠，油胺或十八胺，十八烯（ODE ），无水乙醇，配有温度调控和磁力搅拌的油浴加热器，三颈瓶，抽气头，滤膜，温度计套管，10 mL 量筒，分析天平，玻璃滴管，离心管，离心机，电热干燥箱（二）实验方法与操作步骤

纳米科技与纳米材料课程总结

西南科技大学纳米科技与纳米材料课程总结报告报告人：理学院光信息1102班杨星时间：2012.4.9

早在1959年，美国著名的物理学家，诺贝尔奖金获得者费曼就设想：“如果有朝一日人们能把百科全书存储在一个针尖大小的空间内并能移动原子，那么这将给科学带来什么！”这正是对纳米科技的预言，也就是人们常说的小尺寸大世界。纳米科技是研究尺寸在0.1～100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。纳米材料和技术是纳米科技领域最富有活力、研究内涵十分丰富的学科分支。“纳米”是一个尺度的度量，最早把这个术语用到技术上的是日本在1974年底，但是以“纳米”来命名的材料是在20世纪80年代，它作为一种材料的定义把纳米颗粒限制到1～100nm范围。可以说纳米技术是前沿科学，有很大的探索空间和发展领域，比如：医疗药物、环境能源、宇航交通等等。而今纳米时代正走向我们，从古文明到工业革命，从蒸汽机到微电子技术的应用，纳米时代的到来将不会很远。

这门课程我最深刻的内容是：第二讲扫描隧道显微镜及其应用引言：在物理学、化学、材料学和生物研究中，物质真实表面状态的研究具有重要意义。常用的手段有： 1.光学显微镜：由于可见光波长所限，光学显微镜的分别率非常有限（一般1000nm，分辨率高的可到250nm，理论极限为200nm）。 2.扫描电镜：虽然给表面观察及分析提供了有力的工具，但由于高能电子束对样品有一定穿透深度，所得的信息也不能反映 “真实”表面状态，分辨率3nm。 3.透射电镜：虽有很高的分辨率，但它所获得的图像实际上是很薄样品的内部信息，用于表面微观观察及分析几乎是不可能的。分辨率0.1nm。 4.针对这一问题，宾尼与罗雷尔于1982年发明了扫描隧道显微镜。在不到5年的时间内，分辨率就达到了原子水平。分辨率0.01nm。扫描隧道显微镜的基本原理： 1982年，国际商业机器公司（IBM）苏黎世研究所的 Gerd Binnig 和 Heindch Rohrer及其同事们成功地研制出世界上第一台新型的表面分析仪器，即扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope，STM）。它使人类第一次能够直接观察到物质表面上的单个原子及其排列状态，并能够研究其相关的物理和化学特性。因此，它对表面物理和化学、材料科学、生命科学以及微电子技术等研究领域有着十分重大的意义和广阔的应用前景。STM的发明被国际科学界公认为20世

模板合成法制备纳米材料的研究进展

收稿日期：２００６－１１－２８江苏陶瓷ＪｉａｎｇｓｕＣｅｒａｍｉｃｓ第４０卷第３期２００７年６月Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．３Ｊｕｎｅ，２００７０前言纳米微粒因其特有的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等导致其产生了许多独特的光、电、磁、热及催化等特性，在许多高新科技领域如陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等方面有广阔的应用前景和重要价值。作为纳米材料研究的一个重要方向，探索条件温和、形态和粒径及其分布可控、产率高的制备方法是这方面研究的首要任务。目前已经发展了很多制备方法［１］，如：蒸发冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法等物理方法和气相沉积法、溶胶－凝胶法、沉淀法、水（溶剂）热法和模板法等化学方法，其中模板法因具有实验装置简单、操作容易、形态可控、适用面广等优点，近年来引起了人们的极大兴趣。模板法的类型大致可分为硬模板和软模板两大类。硬模板包括多孔氧化铝、二氧化硅、碳纳米管、分子筛、以及经过特殊处理的多孔高分子薄膜等。软模板则包括表面活性剂、聚合物、生物分子及其它有机物质等。利用模板合成技术人们已经制得了各种物质包括金属、氧化物、硫化合物、无机盐以及复合材料的球形粒子、一维纳米棒、纳米线、纳米管以及二维有序阵列等各种形状的纳米结构材料。本文将简要介绍近年来国内外利用模板法制备纳米结构材料的一些进展［２］。１硬模板法制备纳米材料这种方法主要是采用预制的刚性模板，如：多孔阳极氧化铝膜、二氧化硅模板法、微孔、中孔分子筛（如ＭＣＭ－４１、ＳＢＡ－１５等）、碳纳米管以及其它模板。１．１多孔阳极氧化铝法多孔氧化铝膜是近年来人们通过金属铝的阳极电解氧化得到的一种人造多孔材料，这种膜含有孔径大小一致、排列有序、分布均匀的柱状孔，孔与孔之间相互独立，而且孔的直径在几纳米至几百纳米之间，并可以通过调节电解条件来控制［３］。利用多孔氧化铝膜作模板可制备多种化合物的纳米结构材料，如通过溶胶－凝胶涂层技术可以合成二氧化硅纳米管，通过电沉积法可以制备Ｂｉ２Ｔｅ３纳米线［４］。这些多孔的氧化铝膜还可以被用作模板来制备各种材料的纳米管或纳米棒的有序阵列，如：ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３纳米管阵列，ＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３纳米管阵列，ＺｎＯ、ＭｎＯ２、ＷＯ３、Ｃｏ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５纳米棒阵列以及Ｂｉ１－ｘＳｂｘ纳米线有序阵列等［１］。１．２二氧化硅模板法分子筛ＭＣＭ－４１二氧化硅和通过溶胶－凝胶过程形成的二氧化硅都可用作纳米结构材料形成的模板，其中ＭＣＭ－４１为介孔氧化硅模板，它具有纳米尺寸的均匀孔，孔内可形成有序排布的纳米材料，属于外模板，而溶胶－凝胶法形成的二氧化硅胶粒则属于内模板，在其上形成纳米结构材料，最后二氧化硅用氢氟酸溶解除去。２００２年Ｆｒｏｂａ等报道了在中孔的分子筛ＭＣＭ－４１二氧化硅内部形成有序排布的Ⅱ／Ⅵ磁性半导体量化线Ｃｄ１－ｘＭｎｘＳ。２００３年Ｚｈａｏ等报道以Ｉｎ（ＮＯ３）３为原料，以高度有序中孔结构的表面活性剂ＳｉＯ２为模板剂和还原剂，采用一步纳米浇铸法合成了高度有序的单晶氧化铟纳米线阵列。２００２年Ｄａｈｎｅ等以三聚氰胺甲醛为第一层模板，利用逐层（ＬｂＬ）方法制备了ＰＡＨ／ＰＳＳ交替多层膜覆盖的三聚氰胺甲醛粒子，在ＰＡＨ／ＰＳＳ交替的多层膜上进一步通过溶胶－凝胶方法覆盖上二氧化硅作为第二层模板，再利用ＬｂＬ方法制备ＰＡＨ／ＰＳＳ交替的多层膜，然后用盐酸溶解模板合成法制备纳米材料的研究进展黄艳（陕西科技大学材料科学与工程学院，咸阳７１００２１）摘要介绍了近年来国内外利用氧化铝、二氧化硅、碳纳米管、表面活性剂、聚合物、生物分子等作模板制备多种物质的纳米结构材料的一些进展。关键词模板法；纳米材料；合成１

纳米微粒制备实验

HT-218型纳米微粒制备实验仪使用说明书一.基本原理纳米科学技术是20世纪80年代末期刚刚诞生并正在迅速发展的新科技。它是研究由尺寸在0.1~100纳米之间的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术，也是一个融前沿科学和高技术于一体的完整体系。在整个纳米科技的发展中，纳米颗粒的制备和微粒性质的研究是最早开展的。微粒制备的方法很多，按制备方法可分为物理方法和化学方法。按制备路径分，或分为粉碎法和聚集法。本实验仪采用电阻加热，气体冷凝法制备纳米微粒。图中显示蒸汽冷凝法制备纳米微粒的过程。首先利用抽气泵（真空泵）对系统进行真空抽吸，并利用隋性气体进行置换。惰性气体为高纯Ar,He等，有些情形也可以考虑用N2气。经过几次置换后，将真空反应室内保护气的气压控制至所需的参数范围，通常约为0.1kPa 至10kPa范围，与所需粒子路径有关。当原材料被加热至蒸发温度时蒸发为气相。气相的原材料原子与惰性气体的原子（或分子）碰撞，迅速降低能量而骤然冷却。骤冷使得原材料的确蒸气中形成很高的局域过饱和，非常有利于成核。成核与生长过程都是在极短的时间内发生的，首先形成原子簇，然后继续生长成纳米微晶，最终在收集器上收集到纳米粒子。二.仪器组成如图所示纳米微粒制备实验仪外型图

仪器照片实验仪器玻璃真空罩G置于食品顶部真空橡皮圈的上方。平时真空罩内保持一定程度的低气压，以维护系统的清洁。当需要制备微粒时，打开阀门V2让空气进入真空室，使得真空室内外气压相近即可掀开真空罩。真空罩下方真空室底盘P的上部倒置了一只玻璃烧杯F，用作纳料微粒的收集器。两个铜电极I之间可以接上随机附带的螺旋状钨丝H。铜电极接至蒸发速率控制单元，若在真空状态下或低气压惰性气体状态下启动该单元，钨丝上即通过电流并可获得1000oC以上的高温。真空底盘P开有四个孔，孔的下方分别接有气体压力传感器E，以及连接阀门V1，V2和电磁阀门Ve的管道。气体压力传感器E连结至真空度量单元，并在数字显示表M1上直接显示实验过程中真空室内的气体压力。阀门V1通过管道与仪器后侧惰性气体接口连接，实验时可利用V1调整气体压力，亦可借助Ve调整压力。阀门V2的另一端直通大气，主要为打开钟罩而设立。电磁阀Ve的另一端接至抽气单元并由该单元实行抽气的自动控制，以保证抽气的顺利进行并排除真空泵油倒灌进入真空室。蒸发控制单元的加热功率控制钮置于仪器面板上。调节加热器时数字显示表M2直接显示加热功率。

化学气相沉积制备纳米材料实验

化学气相沉积制备纳米材料实验一、实验概述从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米＝1000毫米，1毫米＝1000微米，1微米＝1000纳米，1纳米＝10埃），即100纳米以下。纳米级结构材料简称为纳米材料(nano material)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。纳米科技是现代科学和先进技术结合的产物，它不仅可为人类提供新颖的装置，而且在物理学、化学、生物学、材料学、矿物学等领域中有广阔的发展前景对基础科学、应用科学研究来说都有重要意义。纳米材料的种类众多，结构各异，制备方法也多种多样。其中化学气相沉积法是一种非常重要的制备方法。化学气相沉积的英文词原意是化学蒸汽沉积（Chemical Vapor Deposition,CVD）,乃是通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。 1、纳米材料的基本效应 (1)量子尺寸效应当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体颗粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低末被占据的分子轨道能级，既能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。能带理论表明，金属费米能级附近电子能级一般是连续的，这一点只有在高温或宏观尺寸情况下才成立。对于纳米材料，所包原子数有限，这就导致能级间距发生分裂。当能级间距大于热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量或超导态的凝聚能时，这时必须

2020最新部编人教版四语下《纳米技术就在我们身边》教案

7纳米技术就在我们身边

点、提、撇、捺。（3）检查词语理解。【出示课件7、8、9】（1）微米：微米是长度单位。1微米相当于1米的一百万分之一。（2）直径：是指通过一平面图形或立体(如圆、圆锥截面、球、立方体)中心到边上两点间的距离。（3）隐形战机：通常是指在电磁、可见光、红外、声学等方面难以探测或跟踪的战斗机，其中最主要的就是电磁隐形。（4）雷达：测定目标位置的无线电装置或系统。（5）无能为力：不能施展力量。指使不上劲或没有能力去做好某件事情、解决某个问题。（6）病灶：疾病集中的部位或是综合病症、感染的主要部位。（7）纳米缓释技术：这是一个纳米技术的问题,就是把材料(一般是药物)用纳米材料包起来或直接做成纳米材料,在一定环境下使它缓慢地释放出来的技术。（8）纳米机器人：是机器人工程学的一种新兴科技，纳米机器人的研制属于分子纳米技术的范畴，它根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。纳米机器人的设想，是在纳米尺度上应用生物学原理，发现新现象，研制可编程的分子机器人，也称纳米机器人。合成生物学对细胞信号传导与基因调控网络重新设计，开发载体或生物计算机或细胞机器人，从而产生了另种方式的纳米机器人技术。三、再读感知，理清脉络。 1.课文从哪几方面介绍了纳米？举出了哪些具体的例子？让学生边读边思考，边勾画。【出示课件10】（改善我们的生活，医疗制药。） 2.根据学生的回答，老师进行点拨。 3.再读全文，归纳课文主要内容。【出示课件11】此环节的设计是教师帮助学生找到梳理结构的方法，帮助学生从整体上把握课文内容，学习作者组织材料的方法。

大学生创新实验报告—制备纳米材料

大学生创新实验报告实验项目名称溶胶-凝胶法制备纳米SnO? 学生团队成员指导教师所在学院实验完成学期

干摩擦对铜亚表层微观结构的影响一、实验目的 1.初步了解纳米概念和特点 2.学习并掌握一种全新的利用滑动摩擦实现表面纳米化技术。 3.了解和掌握纳米材料的制备与检测的一些基本方法。二、实验方案 1．实验背景纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。纳米材料的制备主要通过以下三个基本途径：（1）惰性气体下蒸发凝聚法。通常由具有清洁表面的、粒度为1-100nm的微粒经高压成形而成，纳米陶瓷还需要烧结。国外用上述惰性气体蒸发和真空原位加压方法已研制成功多种纳米固体材料，包括金属和合金，陶瓷、离子晶体、非晶态和半导体等纳米固体材料。我国也成功的利用此方法制成金属、半导体、陶瓷等纳米材料。（2）化学方法：1水热法，包括水热沉淀、合成、分解和结晶法，适宜制备纳米氧化物；2水解法，包括溶胶-凝胶法、溶剂挥发分解法、乳胶法和蒸发分离法等。（3）综合方法。结合物理气相法和化学沉积法所形成的制备方法。本次试验将采用借助机械力将材料超细化的方法得到纳米材料。 2．实验设计思想滑动摩擦可以产生极高的应变和应变率，导致金属表层强烈塑性变形。经过摩擦处理后，纯铜表层发生严重塑性变形。纯铜塑性变形层厚度为200~400μm 之间，变形层深度随载荷、速率升高而增加，在200cycles即接近饱和。变形层沿深度方向呈梯度变化分布，其亚表层呈梯度结构，分别为塑性流动层、变形层

纳米材料研究现状复习课程

纳米材料研究现状

纳米材料特性及研究现状 1 纳米材料的简介纳米，实际上是一个长度单位，1纳米（nm）=1000000000米。纳米材料，纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成,是指材料至少有一个维度小于100纳米，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域[1]。纳米材料其实并不神秘和新奇，自然界中广泛存在着天然形成的纳米材料，如蛋白石、陨石碎片、动物的牙齿、海洋沉积物等就都是由纳米微粒构成的。人工制备纳米材料的实践也已有1000年的历史，中国古代利用蜡烛燃烧之烟雾制成碳黑作为墨的原料和着色的染料，就是最早的人工纳米材料。另外，中国古代铜镜表面的防锈层经检验也已证实为纳米SnO2颗粒构成的薄膜。蜜蜂、海龟不迷路----体内用纳米磁性微粒（相当于生物罗盘）。纳米材料可分为两个层次：纳米超微粒子与纳米固体材料。纳米超微粒子是指粒子尺寸为1-100nm的超微粒子，纳米固体是指由纳米超微粒子制成的固体材料[2]。而人们习惯于把组成或晶粒结构控制在100纳米以下的长度尺寸称为纳米材料。 1.1纳米材料按结构分类零维纳米材料：指空间三维尺度均在纳米尺度以内的材料，如纳米粒子、原子团簇等；一维纳米材料：有两维处于纳米尺度的材料，如纳米线纳米管；二维纳米材料：在三维空间有一维在纳米尺度的材料，如超薄膜；三维纳米材料（纳米固体材料）：指由尺寸小于15nm的超微颗粒在高压力下压制成型，或再经一定热处理工序后所生成的致密性固体材料。纳米固体材料的主要

特征是具有巨大的颗粒间界面，如5 nm颗粒所构成的固体每立方厘米将含1019个晶界，从而使得纳米材料具有高韧性[3]。 2 纳米材料的奇特性质由于尺寸的特殊性，纳米材料具有特定的物理效应，使其展现出不同于体相材料的特殊的物理性能和化学性能，特别是具有新颖的物理性能[4]，使纳米材料具有广泛的应用前景。纳米材料一般具有如下四大物理效应： 2.1 小尺寸效应当纳米颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒表面层附近原子密度减小，声、光、电磁、热力学等特性均会呈现出小尺寸效应[5]。例如：光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移；磁有序态向无序态，超导相向正常态的转变；声子谱发生改变等。 2.2 表面效应由比表面积及表面原子数的增加而引起的特殊效应成为表面效应[6]。纳米微粒尺寸小，表面面积大，位于表面的原子占很大的比例。随着粒径减小，表面急剧变大，引起表面原子数迅速增加。如粒径为4 nm的微粒，包含4000个原子，表面原子占40；粒径为1 nm的微粒，包含30个原子，表面原子占99。随着粒径的减小，表面原子所占比例迅速增大，这是由于粒径小使表面原子增多所致。例如，粒径为10 nm时，比表面积为90 m粒径为5 nm 时，比表面积为180m2/g；粒径下降到2 nm，比表面积增至450m2/g。这样高比例的比表面积，使处于表面的原子数很多，增大了纳米粒子的活性。这种表

东南大学纳米材料课程总结

什么是量子点 Ⅱ-Ⅵ族量子点有什么独特的荧光特性？与传统有机染料相比，量子荧光点有什么优势？表征荧光量子点的步骤或注意点？什么是EPR效应？在肿瘤治疗方面有什么作用斑块的形成，POCT试纸的机制靶向药物按照作用机制可以分为几类？P157 什么是激子态？针对他的特性有什么应用？纳米材料、一维、二维纳米材料定义？纳米颗粒？简述美罗华单克隆抗体进入人体对肿瘤细胞的主要杀伤机制胶体金与蛋白质的结合方式？环境pH对二者的结合有何影响? 为何可以用柠檬酸钠还原氯金酸制备纳米金胶体？原理。纳米颗粒的粒径？胶体金聚集使溶液变色的原因纳米颗粒进行磁感应热疗时，肿瘤的散热方式列举磁性纳米粒子的制备方法以及他们的优缺点高温分解法制备磁性纳米粒子有什么特点？如何让将沉淀反应控制生成纳米颗粒简述在成核扩散控制模型中，过饱和度对成和速度和生长速度的影响影响纳米颗粒制备的重要因素、条件哪几种方法可以获得窄粒度分布的纳米粒子 Ostwald熟化机制？如何制备粒径均匀的纳米颗粒使纳米颗粒粒径变大的两种机制剩磁，矫顽力，超顺磁性，量子尺寸效应超顺磁性与尺寸温度的关系能级？比较分子能级和半导体颗粒的能级表面效应？纳米结构？纳米材料的研究意义？特性？（表，小尺，量，宏）纳米粒子的表面修饰有哪些方法？ *lamer成核扩散控制模型p54 什么是激子态？针对他的特性有什么应用？在半导体中，如果一个电子从满的价带激发到空的导带上去，则在价带内产生一个空穴，而在导带内产生一个电子，从而形成一个电子-空穴对。空穴带正电，电子带负电，它们之间的库仑互相吸引作用在一定的条件下会使它们在空间上束缚在一起，这样形成的复合体称为激子。四、表征荧光量子点的步骤或注意点？然后表征的注意事项就是 1.测紫外吸收光谱 2.选用最大吸收峰位置的波长的光为激发光 3.注意区分倍频光与真正的荧光五、什么是EPR效应？在肿瘤治疗方面有什么作用 ERP(enhanced permeability and retention effect)效应就是增强渗透滞留效应（增强透过性与保留效应）相对于正常组织，某些尺寸的分子或颗粒更趋向于聚集在肿瘤组织的性质。

纳米材料的测试与表征

报告课程名称纳米科学与技术专业班级电气1241 姓名张伟学号32 电气与信息学院和谐勤奋求是创新

纳米材料的测试与表征摘要：介绍了纳米材料的特性及测试与表征。综合使用各种不同的分析和表征方法，可对纳米材料的结构和性能进行有效研究。关键词：测试技术；表征方法；纳米材料引言纳米材料具有许多优良的物理及化学特性以及一系列新异的力、光、声、热、电、磁及催化特性，被广泛应用于国防、电子、化工、建材、医药、航空、能源、环境及日常生活用品中，具有重大的现实与潜在的高科技应用前景。纳米材料的化学组成及其结构是决定其性能和应用的关键因素，而要探讨纳米材料的结构与性能之间的关系，就必须对其在原子尺度和纳米尺度上进行表征。其重要的微观特征包括：晶粒尺寸及其分布和形貌、晶界及相界面的本质和形貌、晶体的完整性和晶间缺陷的性质、跨晶粒和跨晶界的成分分布、微晶及晶界中杂质的剖析等。如果是层状纳米结构，则要表征的重要特征还有：界面的厚度和凝聚力、跨面的成分分布、缺陷的性质等。总之，通过对纳米材料的结构特性的研究，可为解释材料结构与性能的关系提供实验依据。纳米材料尺度的测量包括：纳米粒子的粒径、形貌、分散状况以及物相和晶体结构的测量；纳米线、纳米管的直径、长度以及端面结构的测量和纳米薄膜厚度、纳米尺度的多层膜的层厚度的测量等。适合纳米材料尺度测量与性能表征的仪器主要有：电子显微镜、场离子显微镜、扫描探测显微镜Χ光衍射仪和激光粒径仪等。紫外和可见光谱是纳米材料谱学分析的基本手段，分为吸收光谱、发射光谱和荧光光谱。吸收光谱主要用于监测胶体纳米微粒形成过程；发射光谱主要用于对纳米半导体发光性质的表征，荧光光谱则主要用来对纳米材料特别是纳米发光材料的荧光性质进行表征。红外和喇曼光谱的强度分别依赖于振动分子的偶极矩变化和极化率的变化，因而，可用于揭示纳米材料中的空位、间隙原子、位错、晶界和相界等方面的信息。纳米材料中的晶界结构比较复杂，与材料的成分、键合类型、制备方法、成型条件以及热处理过程等因素均有密切的关系。喇曼频移与物质分子的转动和振动能级有关，不同的物质产生不同的喇曼频移。喇曼频率特征可提供有价值的结构信息，利用喇曼光谱可以对纳米材料进行分子结构、键态特征分析和定性鉴定等。喇曼光谱具有灵敏度高、不破坏样品、方便快速等优点，是研究纳米材料，特别是低维纳米材料的首选方法。目前对纳米微观结构的分析表征手段主要有扫描探针显微技术，它包括扫描隧道电子显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等。利用探针与样品的不同相互作用，在纳米级至原子级水平上研究物质表面的原子和分子的几何结构及与电子行为有关的物理、化学性质。例如用STM不仅可以观察到纳米材料表面的原子或电子结构，还可以观察表面存在的原子台阶、平台、坑、丘等结构缺陷。高分辨电子显微镜用来观察位错、孪晶、晶界、位错网络等缺陷，核磁共振技术可以用来研究氧缺位的分布、原子的配位情况、运动过程以及电子密度的变化；用核磁共振技术可以研究未成键电子数、悬挂键的类型、数量以及键的结构特征等。测试技术的发展纳米测试技术的研究大致分为三个方面：一是创造新的纳米测量技术，建立新理论、新方法；二是对现有纳米测量技术进行改造、升级、完善，使它们能适应纳米测量的需要；三是多种不同的纳米测量技术有机结合、取长补短，使之能适应纳米科学技术研究的需要。纳米测试技术是多种技术的综合，如何将测试技术与控制技术相融合，将探测、定位、测量、控制、信号处理等系统结合在一起构成一个大系统，开发、设计、制造出实用新型的纳米测量系统，是亟待解决的问题，也是今后发展的方向。随着纳米材料科学的发展和纳米制备技术的进步，将需要更新的测试技术和手段来表征、评价纳米粒子的粒径、形貌、分散和团聚