纳米材料及纳米材料的制备方法简介
纳米材料的制备方法
纳米材料的制备方法纳米材料是指颗粒的尺寸在1到100纳米之间的物质。
由于纳米材料具有特殊的物理、化学和生物学特性，在材料科学、电子学、生物医学和能源领域等方面具有广泛的应用前景。
制备纳米材料的方法主要包括物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法是制备纳米材料的最早方法之一，主要包括减容法、碾磨法和气相法。
减容法是指通过在高温、高压或在溶液中应用化学添加剂等条件下将普通尺寸的材料转化为纳米尺寸的方法。
碾磨法是通过机械力对大颗粒体进行碾磨，从而制备纳米颗粒。
气相法是通过气相化学反应、热蒸发、溅射等方法在高温、低压条件下直接合成纳米颗粒。
化学方法是制备纳米材料的主要方法之一，它利用液相中的化学反应来控制纳米材料的合成。
化学方法主要包括溶胶-凝胶法、沉积法和共沉淀法等。
溶胶-凝胶法是指通过控制一种溶胶的成分、浓度、温度和时间等参数，在溶胶溶液中通过凝胶-溶胶转化制备纳米颗粒。
沉积法是通过在溶液中添加适当的反应物，使反应发生在固-液界面上，从而制备纳米颗粒。
共沉淀法是指将两种或多种溶液混合，通过化学反应使溶液中的金属离子共沉淀，并形成纳米颗粒。
生物方法是近年来兴起的一种制备纳米材料的方法，它通过利用生物体或其代谢产物作为模板合成纳米颗粒。
生物方法主要包括生物还原法、生物矿化法和生物组织法等。
生物还原法是利用微生物、植物或生物体细胞还原金属离子为金属纳米颗粒。
生物矿化法是利用生物体或其代谢产物在生物体表面或内部合成纳米颗粒。
生物组织法是通过利用生物组织细胞分泌的有机物和无机物相互作用来合成纳米材料。
此外，还有一些特殊的制备纳米材料的方法，如电化学法、溶剂热法和气体氢化法等。
电化学法是利用电化学反应在电极上合成纳米颗粒。
溶剂热法是通过在溶剂中加热溶解或溶胀大颗粒物质，然后通过快速冷却制备纳米材料。
气体氢化法是通过在氢气氛围中将金属或合金加热到一定温度，使其发生氧气还原反应而制备纳米材料。
综上所述，制备纳米材料的方法多种多样，每种方法都有其特点和适用范围。
纳米材料的制备方法与技巧
纳米材料的制备方法与技巧纳米材料是一种具有纳米级尺寸（1纳米=10^-9米）的材料，在材料科学和纳米技术领域有着广泛的应用。
制备纳米材料的方法有很多种，下面将介绍几种常用且重要的纳米材料制备方法与技巧。
1. 物理法物理法是通过物理手段实现纳米材料的制备，其中包括热蒸发法、磁控溅射法和高能球磨法等。
热蒸发法是将材料在高温条件下蒸发，并通过凝结形成纳米材料。
磁控溅射法是将材料置于惰性气体环境下，利用高能离子撞击材料表面产生离子化原子或离子，并通过表面扩散形成纳米材料。
高能球磨法是通过球磨机将原料粉末进行机械剪切和冲击，使其粒度减小到纳米级别。
2. 化学合成法化学合成法是通过化学反应合成纳米材料，其中包括溶液法、气相法和电化学法等。
溶液法是将金属盐或金属有机化合物溶解在溶剂中，通过控制反应条件和添加适当的保护剂或模板剂制备纳米材料。
气相法是在控制的气氛和温度下通过气相反应合成纳米材料，例如化学气相沉积法。
电化学法是通过利用电化学原理，在电解质溶液中施加电压或电流，使材料在电极表面形成纳米颗粒。
3. 生物法生物法是利用生物体或其代谢物合成纳米材料，其中包括生物模板法、生物还原法和植物提取法等。
生物模板法是使用生物体或其组织的特殊形态或功能作为模板，在其表面合成纳米材料。
生物还原法是利用生物体或其细胞酶的还原活性将金属离子还原为金属纳米团簇。
植物提取法是通过植物提取物作为还原剂和模板，在其作用下合成纳米材料。
4. 加工法加工法是通过物理或化学加工手段制备纳米材料，其中包括机械法、电化学法和光电化学法等。
机械法是通过机械加工方式如研磨、切割等将材料分解成纳米颗粒。
电化学法是通过在电解质中施加电压或电流，使材料在电极表面形成纳米结构。
光电化学法是通过光催化反应，在光照条件下制备纳米材料。
在纳米材料的制备过程中，还需要注意一些技巧和注意事项。
首先，要精确控制反应条件，包括温度、压力和pH值等。
不同条件对于纳米材料的形成过程和性能具有重要影响。
纳米材料制备方法
纳米材料制备方法随着纳米技术的发展，纳米材料已经成为了现代科技领域中的热门研究方向之一。
纳米材料具有独特的物理化学性质，广泛应用于生物、医学、电子、能源等领域。
纳米材料的制备方法是纳米技术的基础，也是纳米材料研究的重要环节。
本文将介绍常见的纳米材料制备方法，包括物理法、化学法、生物法和机械法。
一、物理法物理法是指通过物理手段制备纳米材料，包括凝聚态物理法和非凝聚态物理法两种。
1.凝聚态物理法凝聚态物理法是指利用物理原理制备纳米材料，包括溅射法、热蒸发法、溶液法、光化学法等。
（1）溅射法溅射法是一种通过高能量粒子轰击靶材，使其表面原子或分子脱离并沉积在基板上形成薄膜或纳米颗粒的方法。
溅射法可以制备金属、半导体、氧化物、磁性材料等纳米材料。
（2）热蒸发法热蒸发法是指通过加热材料使其蒸发，并在凝固时形成薄膜或纳米颗粒的方法。
热蒸发法可以制备金属、半导体、氧化物等纳米材料。
（3）溶液法溶液法是指将溶解有机物或无机物的溶液滴在基板上，然后通过蒸发溶剂使溶液中的物质沉积在基板上形成薄膜或纳米颗粒的方法。
溶液法可以制备金属、半导体、氧化物、磁性材料等纳米材料。
（4）光化学法光化学法是指利用光化学反应制备纳米材料的方法。
光化学法可以制备金属、半导体、氧化物等纳米材料。
2.非凝聚态物理法非凝聚态物理法是指利用物理原理制备纳米材料，包括激光蚀刻法、等离子体法、超声波法等。
（1）激光蚀刻法激光蚀刻法是指利用激光束对材料进行刻蚀制备纳米结构的方法。
激光蚀刻法可以制备金属、半导体、氧化物等纳米材料。
（2）等离子体法等离子体法是指利用等离子体对材料进行处理制备纳米结构的方法。
等离子体法可以制备金属、半导体、氧化物等纳米材料。
（3）超声波法超声波法是指利用超声波对材料进行处理制备纳米结构的方法。
超声波法可以制备金属、半导体、氧化物等纳米材料。
二、化学法化学法是指利用化学反应制备纳米材料，包括溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法、还原法等。
纳米材料制备工艺详解
纳米材料制备工艺详解纳米材料是指在纳米尺度下具有特殊物理、化学和生物性能的材料。
纳米材料制备工艺是指通过特定的方法和工艺将原材料转变为纳米级别的材料。
本文将详细介绍纳米材料制备工艺的几种常见方法和工艺。
一、化学合成法化学合成法是一种常见的纳米材料制备工艺，它通过控制反应条件和添加特定的试剂来控制纳米颗粒的尺寸和形态。
其中最常见的方法是溶胶-凝胶法、气相合成法和水热合成法。
溶胶-凝胶法是利用溶胶在适当的温度下形成凝胶，并通过热处理和其他后续工艺步骤得到纳米颗粒。
这种方法适用于制备氧化物、金属和半导体纳米材料。
气相合成法是通过控制气相反应条件和反应物浓度来制备纳米颗粒。
常见的气相合成方法包括化学气相沉积和气相凝胶法。
这种方法适用于制备纳米粉体、纳米线和纳米薄膜等。
水热合成法利用高温高压的水环境下进行合成反应，通过溶液中的离子交换和沉淀来制备纳米颗粒。
这种方法适用于制备金属氧化物、碳化物和磷化物等纳米材料。
二、物理制备法物理制备法主要是利用物理性能的改变从宏观材料中得到纳米尺度的材料。
常见的物理制备法包括磁控溅射法、高能球磨法和激光烧结法。
磁控溅射法是通过在真空环境下，利用磁场控制离子轰击靶材溅射出材料颗粒来制备纳米材料。
这种方法适用于制备金属、合金和氧化物等纳米材料。
高能球磨法是通过使用高能的机械能，在球磨罐中将原料粉末进行碰撞、摩擦和剧烈混合，使材料粉末粒径不断减小到纳米尺度。
这种方法适用于制备金属和合金纳米材料。
激光烧结法是通过使用高功率激光束将材料粉末快速加热熔结，然后迅速冷却形成纳米颗粒。
这种方法适用于制备高熔点金属和陶瓷纳米材料。
三、生物制备法生物制备法是利用生物体内的特定酶或微生物来制备纳米材料。
这种方法具有环境友好、低成本和高度可控性的优点。
目前最常用的方法是利用微生物和植物来制备纳米材料。
微生物制备法通过利用微生物的代谢活性来合成纳米颗粒。
其中最常见的是利用细菌、酵母菌和藻类来制备金属和半导体纳米颗粒。
纳米材料制备方法及操作技巧
纳米材料制备方法及操作技巧纳米材料是指其尺寸在纳米级别的物质，在科学研究、医学、环境保护、能源等领域有着广泛应用。
为了获得高质量的纳米材料，需要采用适当的制备方法和掌握相应的操作技巧。
本文将介绍几种常见的纳米材料制备方法，并提供一些操作技巧供参考。
一、溶剂热法制备纳米材料溶剂热法是一种常用的纳米材料制备方法，其基本原理是在高温高压的溶剂中使前驱体发生化学反应形成纳米材料。
具体操作步骤如下：1.选择合适的溶剂：溶剂的选择是关键，它必须具备高沸点和高熔点，以承受高温高压条件下的反应。
同时，溶剂还应具备较好的稳定性，以防止纳米材料的聚集。
2.选择合适的前驱体：前驱体的选择决定了最终得到的纳米材料的性质。
在选择前驱体时，需要考虑元素的反应性和可溶性。
3.反应温度和时间控制：反应温度和时间的控制直接影响纳米材料的尺寸和形貌。
一般来说，较高的反应温度和较长的反应时间会导致大尺寸的纳米颗粒。
二、溶胶-凝胶法制备纳米材料溶胶-凝胶法是一种将溶胶逐渐转变为凝胶的方法。
其基本原理是通过溶胶的聚集和凝胶的形成使纳米颗粒逐渐生长。
具体操作步骤如下：1.凝胶剂选择：选择适合制备纳米材料的凝胶剂。
凝胶剂可以是无机盐类、聚合物或有机物，具体选择要根据溶胶的性质和反应的需求。
2.溶胶制备：将前驱体溶解在适当的溶剂中，形成稳定的溶胶。
3.凝胶形成：通过控制温度、pH和浓度等因素，使溶胶逐渐转变为凝胶。
4.热处理和煅烧：通过热处理和煅烧可以进一步改善纳米材料的物理和化学性质。
三、机械球磨法制备纳米材料机械球磨法是一种通过机械力对材料进行粉碎从而制备纳米材料的方法。
其基本原理是将材料放置在球磨罐中，通过机械球的磨碾和相互撞击使材料粉碎为纳米级颗粒。
具体操作步骤如下：1.选择合适的球磨媒体：球磨媒体的选择决定了研磨的效果。
常用的球磨媒体有金属球、陶瓷球和砂磨颗粒等。
2.控制球磨参数：球磨参数包括球磨时间、球磨速度和球磨频率等。
不同的材料需要不同的球磨参数进行加工。
制备纳米材料的方法及应用
制备纳米材料的方法及应用随着科技的不断发展，纳米技术已经开始成为了热门话题，其应用范围也在不断扩大。
而制备纳米材料的方法则是纳米技术的核心内容之一。
本文将对制备纳米材料的方法及应用进行探讨。
一、化学合成法化学合成法是制备纳米材料最常用的方法之一。
其基本原理是通过化学反应使溶液中的原料发生析出、沉淀或形成胶体颗粒，并在特定的条件下发生核化和晶化过程，最终制备纳米颗粒。
化学合成法的优点是操作简单、反应易控制、制备规模可调整、产品质量较高；缺点则是对化学反应熟练度要求较高，且有些合成方法需要使用有毒有害物质。
例如，制备金属纳米颗粒有水热法、热分解法、溶胶-凝胶法等。
其中国际上应用最广的是水热法，其原理是将金属离子在高温、高压条件下与纤维素、氨基酸等有机物分子作用，形成孔径为几纳米的金属氧化物胶体，在还原剂还原作用下转变为金属纳米颗粒。
该方法制备的金属纳米粒子大小均一、分散性好、晶体结构良好、纯度高。
二、物理方法物理方法制备纳米材料主要是通过物理方式来削减材料体积，以达到制备纳米材料的目的。
物理方法具有操作简单、反应过程无污染、实验条件易控制等优点；缺点则是生产规模较小、生产周期长、产品纯度较低。
例如，溅射法是制备纳米薄膜的一种物理方法。
溅射工艺是在真空环境中通过高能量粒子对固体材料进行轰击，使其释放出原子或分子形成气态粒子，再在高真空中沉积在物质表面。
相比其他物理方法，溅射法的产率较高，制备的薄膜均匀性和质量方面也更有保障。
三、生物制备法生物制备法也是一种比较新颖的纳米材料制备方法。
该方法利用生物体如细菌、真菌或真核细胞等生物资源提取、分离纳米颗粒，或者通过调控生物体内的生理代谢途径，将生物体内部生成的物质转化为纳米材料。
该方法具有绿色环保的特点，无需高温和高压，原料易得，生产规模较大，产品质量较高。
例如，通过利用微生物或其代谢产物制备纳米颗粒的方法，目前已经被广泛应用于生物医药、食品添加剂以及催化剂等领域，其中银纳米颗粒具有很强的光学、电学和生物活性，在医药、水处理、食品等行业有着广泛应用。
纳米材料的制备方法及原理 (整理)
7、等离子体加热蒸发法
等离子体的概念及其形成
物质各态变化： 固体→液体→气体→等离子体→反物质（负）+物质（正） （正负电相反，质量相同） 只要使气体中每个粒子的能量超过原子的电离能，电子将 会脱离原子的束缚而成为自由电子，而原子因失去电子成 为带正电的离子（热电子轰击）。这个过程称为电离。当 足够的原子电离后转变另一物态---等离子态。
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1、气相法制备纳米微粒的生长机理
• 2) 高频感应加热： 电磁感应现象产生的热来加热。 类似于变压器的热损耗。 高频感应加热是利用金属和磁 性材料在高频交变电磁场中存 在涡流损耗和磁滞损耗，因而 实现对金属和铁磁性性材料工 件内部直接加热。
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1、气相法制备纳米微粒的生长机理
• 3) 激光加热： 将具有很高亮度的激光束经透镜聚焦后，能在焦点附近产生数千
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3、非晶晶化法
原理：先将原料用急冷技术制成非晶薄带或薄膜， 就是把某些金属元素按一定比例高温熔化，然后 将熔化了的合金液体适量连续滴漏到高速转动的 飞轮表面，这些合金液体沿着飞轮表面的切线方 向被甩了出去同时急遽地冷却，成为非晶薄带或 薄膜。然后控制退火条件，如退火时间和退火温 度，使非晶全部或部分晶化，生成的晶粒尺寸可 维持在纳米级。
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4、机械破碎法
是采用高能球磨、超声波或气流粉碎等机械方法，以粉 碎与研磨为主体来实现粉末的纳米化。 其机理主要是产生大量缺陷，位错，发展成交错的位错 墙，将大晶粒切割成纳米晶。 球磨工艺的目的是减小微粒尺寸、固态合金化、混合以 及改变微粒的形状。球磨的动能是它的动能和速度的函 数，致密的材料使用陶瓷球，在连续严重塑性形变中， 位错密度增加，在一定的临界密度下松弛为小角度亚晶 晶格畸变减小，粉末颗粒的内部结构连续地细化到纳米 尺寸
纳米材料的合成及其应用
纳米材料的合成及其应用近年来，纳米材料在科技领域中应用越来越广泛，成为一种热门的研究对象。
这些材料在医学、电子、环保、储能等领域都具有广泛的应用前景。
那么，如何制备纳米材料呢？在本篇文章中，我们将从制备纳米材料的方法入手，介绍纳米材料的合成以及其应用。
一、纳米材料的制备方法1. 物理法：物理法是将微粒通过机械或热力学的手段，制备成纳米颗粒的方法，例如溅射、磁化、热蒸发等。
2. 化学法：化学法制备纳米材料包括凝胶、溶胶、水热合成、共沉淀、微乳液等方法。
其中溶胶凝胶法和水热法是目前最常用的制备方法。
3. 生物法：生物法就是通过生物合成方法，使用微生物、植物、动物等生物体来制备纳米材料。
生物法具有绿色环保、能有效地控制材料成分和结构等优点。
以上方法各有优劣，但都能制备出高纯、高质、纳米级粒子尺寸的纳米材料。
接下来，我们重点介绍化学法制备纳米材料的几种方法。
二、纳米材料的合成方法1. 溶胶凝胶法：利用高分子聚合物作为溶剂，在中控制pH值和温度，使得溶胶缓慢凝胶化为凝胶，经过热处理后得到纳米材料。
2. 水热法：将浓度适宜的金属盐或金属氧化物、溶剂和保护剂混合后，在恒定高温、高压条件下反应，晶体生长成纳米材料颗粒。
3. 共沉淀法：利用溶液中金属离子之间的复合作用，在控制温度、pH等条件下，使金属离子沉淀，经过热处理后得到纳米材料。
上述的这三种方法，在纳米材料的制备领域中属于常用的方法，都能制备出优质的纳米材料，不同的是在制备的过程中控制的条件不同，也会导致合成的材料结构和性质有一定的不同。
三、纳米材料的应用1. 储能领域：纳米材料因其高比表面积和尺寸效应，具有良好的储能性能。
目前很多科研团队正着手研究利用纳米材料制作超级电容器、高性能电池等。
2. 环保领域：纳米材料可在提高材料使用效率的同时，可减少制造和应用过程中产生的环境污染，例如纳米材料在水处理、催化剂、气体分离等方面的应用。
3. 电子领域：随着电子产品的多样化和功能的逐渐加强，对性能材料的需求也愈加高涨。
纳米技术和材料的制备方法
纳米技术和材料的制备方法随着科技的不断发展和进步，人们对材料和技术的要求也越来越高。
而纳米技术和纳米材料便因其独特性质和应用前景而备受关注，成为研究热点。
那么，纳米技术和材料又是如何制备的呢？纳米技术制备方法纳米技术是指利用特定的物理、化学及生物学原理和方法，在纳米尺度范围内制备、加工、修饰及调控物质结构、形态、组成、性能和功能的技术及其应用。
纳米技术的制备方法主要包括：1.物理法：利用物理方法对原子、分子进行组装，形成纳米结构。
如气相合成、溅射、凝聚和纳米压印等。
2.化学法：利用化学反应对物质进行合成和修饰，控制粒径和形貌。
如溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、电化学沉积法和微乳法等。
3.生物法：利用生物学原理和生物大分子对原子、分子进行组装，形成纳米结构。
如生物合成法、酶催化法等。
4.机械法：利用机械加工技术对材料进行处理，形成纳米结构。
如球磨法、高能球磨法等。
这些方法各有特点，可以根据不同需要选择合适的方法进行制备。
纳米材料制备方法纳米材料是指在纳米尺度下表现出特殊性质和特殊应用效果的材料。
纳米材料的制备方法主要包括：1.蒸发冷凝法：利用化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）等方法，将气态的纳米材料沉积在基底上。
2.溶胶凝胶法：利用金属盐或金属有机化合物等化合物制备凝胶或氧化物纳米粒子，然后通过烧结等方式制备纳米材料。
3.切削法：利用机械方式将块状材料切削成纳米级的粉末或片材。
4.电化学沉积法：利用电解液中的离子对电极进行沉积，制备纳米材料。
纳米材料制备的方法和制备的材料种类非常丰富，可以根据不同需要选择合适的方法进行制备。
总结纳米技术和纳米材料的制备方法多种多样，都具有其独特的特点。
在实际应用中，可以根据需要选择不同的制备方法和材料种类，以满足不同的需求。
未来，随着纳米技术和纳米材料的不断发展和进步，其应用范围将会更加广泛，也将为人们带来更多的便利和发展机遇。
纳米材料制备技术
纳米材料制备技术纳米材料制备技术是现代科技领域的重要研究方向之一，具有广泛的应用前景。
本文将介绍几种常见的纳米材料制备技术及其原理和应用。
一、溶剂热法制备纳米材料溶剂热法是一种通过在高温高压的条件下，将金属盐或金属有机化合物溶解在有机溶剂中，并在适当温度、压力下反应生成纳米材料的方法。
这种方法能够在较短的时间内制备出高质量的纳米材料。
二、热蒸发法制备纳米材料热蒸发法是一种通过在真空条件下，使固体材料升华，然后在基底表面形成薄膜的方法。
通过控制升华时间和温度，可以获得不同尺寸和形态的纳米材料。
三、溶胶-凝胶法制备纳米材料溶胶-凝胶法是一种通过溶胶形成固体凝胶，然后通过干燥和烧结等工艺制备纳米材料的方法。
这种方法具有制备工艺简单、成本低、可控性强等优点，广泛应用于金属氧化物、陶瓷等纳米材料的制备。
四、等离子体法制备纳米材料等离子体法是一种通过等离子体的特殊性质制备纳米材料的方法。
通过利用等离子体中的电极电解质反应过程，可以制备出尺寸较小的纳米材料，因此具有制备效率高、尺寸可控等优点。
五、凝胶法制备纳米材料凝胶法是一种通过在溶胶中添加交联剂，使溶胶形成胶体凝胶，并通过干燥和热处理等工艺制备纳米材料的方法。
这种方法制备的纳米材料具有较高的纯度和强度，适用于制备复杂形状和多孔结构的纳米材料。
纳米材料制备技术在材料科学、能源、医药等领域有着广泛的应用。
例如，在材料科学领域，利用纳米材料制备技术可以制备出高性能的电子器件、高效的催化剂等；在能源领域，通过纳米材料制备技术可以制备出高能量密度的电池材料、高效的光电转化材料等；在医药领域，纳米材料制备技术可以用于制备药物载体、荧光探针等。
总结而言，纳米材料制备技术是一门综合性强、应用前景广阔的研究领域。
通过不同的制备方法，可以制备出具有不同尺寸、形态和性质的纳米材料，为解决各个领域的技术挑战提供了重要的支持。
随着科学技术的不断进步，纳米材料制备技术也将不断创新，为各个领域的发展带来更多的机遇和挑战。
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• 一、 纳米材料制备方法的研究背景
• 二、 纳米材料介绍与制备方法 • 三、 纳米材料的表征设备与技术
• 四、主要结论
纳米材料制备方法的研究背景
• 1959年，理查德· 费曼预言，人类可以用小 的机器制作更小的机器，最后将变成根据 人类意愿，逐个地排列原子，制造“产 品”，这是关于纳米技术最早的梦想。
纳米材料介绍与制备方法
• • • • 什么是纳米材料与纳米科学技术？ 纳米结构 纳米材料的分类 纳米材料的特性
纳米材料介绍与制备方法
• 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纳米～100纳米)或由它们 作为基本单元构成的晶体、非晶体、准晶 体以及界面层结构的材料 • 纳米材料被誉为“21世纪最有前途的材 料”。
• 1991年，碳纳米管被人 类发现，它的质量是相 同体积钢的六分之一， 强度却是钢的10成为纳 米技术研究的热点。诺
贝尔化学奖得主斯莫利
教授认为，纳米碳管将 是未来最佳纤维的首选
材料，也将被广泛用于
超微导线、超微开关以 及纳米级电子线路等。
碳纳米管属碳材料家族中的新成员，为黑色粉末状，是由类似石墨的碳原子 六边形网格所组成的管状物，它一般为多层，直径为几纳米至几十纳米，长 度可达数微米甚至数毫米。
显微镜下的部分纳米材料
复合氧化物一维和零维单晶纳米材料
显微镜下的部分纳米材料
•稀土纳米材料
纳米科学技术是在0.1一IO0nm尺 寸空间内研究电子、原子和分子 运动规律和特性的科学技术。它 的最终目的是人类按照自己的意 愿直接操作单个原子，制造具有 独特性能的产品。
纳米结构
• 纳米结构通常是指尺寸在 100nm以下的微 小结构 纳米材料结构的基本单元： 1、零维：团簇、人造原子、纳米微粒 2、一维：纳米线、纳米棒、纳米管 3、二维：纳米带、超薄膜、多层膜
纳米材料的表面效应图
表 面 原 子 数 相 对 总 原 子 数
100 80
比 例 60 （ 40 ） 20
0 0 10 20 30 40 50
%ห้องสมุดไป่ตู้
纳米材料的四大效应
3.纳料材料的量子尺寸效应 粒子尺寸下降到一定值时，费米能级接 近的电子能级由准连续能级变为分立能级 的现象称为量子尺寸效应。纳米颗粒尺寸 小，表面积大，在熔点，磁性，热阻，电 学性能，光学性能，化学活性和催化性等 都较大尺度颗粒发生了变化，产生一系列 奇特的性质。
1 扫描电子显微镜 2 X射线衍射仪 3 拉曼光谱仪
纳米材料的表征设备与技术
扫描电子显微镜
纳米材料的表征设备与技术
X射线衍射仪
纳米材料的表征设备与技术
3 拉曼光谱仪
纳米材料介绍与制备方法
• 1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密 机械加工。1982年，科学家发明研究纳米的重要工具－－ 扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温下看见原子，为 我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生 了积极促进作用。 1990年7月，第一届国际纳米科学技术会 议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。
纳米材料的分类
纳米材料大致可分为四类： 1纳米粉末 2纳米纤维 3纳米膜 4纳米块体
纳米材料的四大效应
• • • • 纳米材料的体积效 纳米材料的表面效应 纳料材料的量子尺寸效应 纳米材料的宏观量子隧道效应
纳米材料的四大效应
1.纳米材料的体积效应： 当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗 意波相当或更小时，周期性的边界条件将 被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化 学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发 生了很大的变化，这就是纳米粒子的体积 效应。
后不久，德国科学家研制出能称量单个原子重量
的秤，打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。
2000年4月，美国能源部桑地亚国家实验室运用激 光微细加工技术研制出智能手术刀，该手术刀可以 每秒扫描10万个癌细胞，并将细胞所包含的蛋白质 信息输入计算机进行分析判断。 2001年纽约斯隆-凯特林癌症研究中心的戴维. 沙因 贝格尔博士报道了把放射性同位素锕-225的一些原 子装入一个形状像圆环的微型药丸中，制造了一种 消灭癌细胞的靶向药物。
• 1993年，继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写” 下斯坦福大学英文名字、 1990年美国国际商用机器公 司在镍表面用36个氙原子排出“IBM”之后，中国科学 院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“中 国”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有 一席之地。
1997年，美国科学家首次成功地用单电子移动单 电子，利用这种技术可望在20年后研制成功速度 和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机。 1999年，巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验 时发明了世界上最小的 “秤”，它能够称量十亿 分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量；此
这些研究表明纳米技术应用于医学的进展是十分迅 速的。
到1999年，纳米技术逐步走向市场，全年纳米产
品的营业额达到500亿美元。 近年来，一些国家纷纷
制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略
高地。日本设立纳米材料研究中心，把纳米技术列入
新5年科技基本计划的研发重点；德国专门建立纳米 技术研究网；美国将纳米计划视为下一次工业革命的 核心，美国政府部门将纳米科技基础研究方面的投资 从1997年的1.16亿美元增加到2001年的4.97亿美元。
纳米材料的四大效应
2. 纳米材料的表面效应 表面效应是指纳米粒子表面原子与总原 子数之比随着粒径的变小而急剧增大后所 引起的性质上的变化。当粒径降到1nm时， 原子几乎全部集中到纳米粒子的表面。由 于纳米粒子表面原子数增多，表面原子配 位数不足和高的表面能，使这些原子易与 其它原子相结合而稳定下来，故具有很高 的化学活性。
纳米材料的四大效应
4.纳米材料的宏观量子隧道效应： 微观粒子具有贯穿势垒的能力。 • 近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗 粒的磁化强度、量子相干器件的磁通量以 及电荷等亦具有隧道效应，它们可以穿越 宏观系统的势垒产生变化，故称为宏观的 量子隧道效应。
纳米材料的表征设备与技术
主要表征设备与技术：