纳米材料

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纳米材料简介

纳米材料简介

纳米材料简介
纳米材料是指至少在一个尺度上具有纳米级别尺寸(通常是1到100纳米)的材料。

这些材料具有独特的物理、化学和生物学特性,与其大尺度相同的材料相比,纳米材料常常表现出截然不同的性能和行为。

以下是纳米材料的一些常见类型和特点:
1.纳米颗粒:纳米颗粒是一种在三维空间中具有纳米级尺寸的颗粒状物质。

由于其表面积相对较大,纳米颗粒常常表现出优异的光学、电子和磁学性能,广泛应用于催化、生物医学、能源存储等领域。

2.纳米线/纳米管:纳米线和纳米管是一种在一个或多个维度上具有纳米级尺寸的细长结构材料。

它们具有高比表面积和优异的电子、热学和力学性能,可用于纳米电子器件、传感器、能量转换等领域。

3.纳米薄膜:纳米薄膜是一种在表面上具有纳米级厚度的薄膜材料,通常由单层或多层纳米结构组成。

纳米薄膜具有良好的光学、电学和机械性能,在光电子器件、涂料、柔性电子等领域具有广泛应用。

4.纳米复合材料:纳米复合材料是将纳米材料与宏观材料进行复合而成的材料,通过控制纳米材料的分散、填充和界面特性,可以显著改善宏观材料的性能,如增强强度、改善导电性、提高耐磨性等。

5.碳纳米材料:碳纳米材料包括碳纳米管、石墨烯、碳纳米颗粒等,具有优异的导电性、热导性、力学性能和化学稳定性,广泛应用于电子器件、催化剂、材料强化等领域。

纳米材料的独特性质和广泛应用使其成为了科学研究和工业应用的热点领域之一,对于推动材料科学、纳米技术和相关产业的发展具有重要意义。

什么是纳米材料

什么是纳米材料

什么是纳米材料纳米材料是指至少在一个空间方向上尺寸小于100纳米的材料。

纳米材料因其独特的尺寸效应、量子效应和表面效应,在光电、磁学、力学、热学等方面表现出与宏观材料不同的物理、化学和生物学特性,因此受到了广泛的关注和研究。

纳米材料是一种全新的材料体系,其独特的物理、化学和生物特性为其在传感器、催化、生物医学、纳米电子器件、纳米能源材料等领域的应用提供了广阔的前景。

纳米材料的种类繁多,包括纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米片、纳米球等。

其中,纳米颗粒是一种最常见的纳米材料,其尺寸在1-100纳米之间。

纳米颗粒可以是金属、半导体、氧化物、磁性材料等,具有较大的比表面积和独特的光学、电子、磁学等性质,因此在催化剂、生物医学、纳米传感器等领域有着广泛的应用。

纳米材料的制备方法多种多样,主要包括物理法、化学法和生物法。

物理法制备纳米材料的方法包括惰性气体凝聚法、溅射法、机械合金法等,化学法包括溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法等,生物法利用生物体系合成纳米材料,如植物、微生物等。

这些方法各有特点,可以根据不同的需求选择合适的方法来制备纳米材料。

纳米材料的应用领域非常广泛,其中最具代表性的包括纳米传感器、纳米催化剂、纳米生物医学材料和纳米电子器件。

纳米传感器利用纳米材料的高灵敏度和特异性,可以检测微量的化学物质、生物分子甚至单个分子,具有重要的应用价值。

纳米催化剂利用纳米材料的高比表面积和活性位点,可以提高催化反应的效率和选择性,广泛应用于化工、环保、能源等领域。

纳米生物医学材料可以用于药物传输、肿瘤治疗、组织工程等方面,具有巨大的应用潜力。

纳米电子器件利用纳米材料的量子效应和电子输运性质,可以制备出高性能的纳米电子器件,为电子工业带来了革命性的变革。

总的来说,纳米材料具有独特的物理、化学和生物特性,其在传感器、催化、生物医学、电子器件等领域的应用前景广阔。

随着纳米材料制备技术的不断发展和完善,相信纳米材料将会在更多领域展现出其独特的价值,为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。

纳米材料是什么

纳米材料是什么

纳米材料是什么纳米材料是具有纳米级尺寸特征的材料,通常在纳米米至几百纳米之间。

纳米材料的尺寸范围使得它们具有独特的性质和应用潜力。

纳米材料可以是各种物质的纳米颗粒、纳米晶体、纳米线和纳米薄膜等形式。

纳米材料用于各种领域,包括电子、材料科学、化学、医学、能源等。

纳米材料之所以具有特殊性质和各种应用潜力,是因为尺寸效应和界面效应的存在。

在纳米尺寸下,材料的原子排列和电子结构发生变化,导致纳米材料的化学、物理和生物性质与其宏观对应物质有很大的不同。

这使得纳米材料具有特殊的电学、磁学、光学、力学和热学性质,可以应用于各种领域以实现新的功能和性能。

在电子领域,纳米材料已经广泛应用于电子器件的制造中。

纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜具有较大的比表面积和较好的导电性能,可以用于制造高性能电子器件,例如纳米晶体管、纳米存储器和纳米传感器等。

此外,纳米材料还可以用于制造柔性电子和透明电子器件,如柔性显示屏和透明导电薄膜。

在材料科学领域,纳米材料被广泛研究和应用于材料强化和改性中。

由于纳米颗粒的小尺寸和高比表面积,纳米材料可以在材料基体中分散均匀,并与基体形成强耦合。

这使得纳米材料能够有效地强化基体材料,提高其力学性能、热性能和化学稳定性。

纳米材料还可以通过调控相界面的特性,实现材料的表面改性和功能化。

在化学和医学领域,纳米材料被广泛应用于药物输送、生物传感和生物成像等方面。

纳米材料具有较大的比表面积和较好的化学活性,可以用于吸附和释放药物分子,实现高效的药物输送和释放。

纳米材料还可以用于制造生物传感器和生物成像剂,用于检测生物分子的浓度和位置。

在能源领域,纳米材料被广泛研究和应用于太阳能电池、燃料电池和储能设备等方面。

纳米材料具有较好的导电性、光吸收性和催化性能,可以用于提高能量转换和储存效率。

例如,纳米颗粒和纳米线可以用于制造高效的太阳能电池和燃料电池电极材料,纳米薄膜可以用于制造高容量的锂离子电池。

总之,纳米材料是具有纳米级尺寸特征的材料,具有特殊的性质和各种应用潜力。

纳米材料有哪些

纳米材料有哪些

纳米材料有哪些
纳米材料是指具有纳米级尺寸(一般为1-100纳米)的材料。

由于其特殊的结构和性能,纳米材料在各个领域都有广泛的应用。

下面介绍一些常见的纳米材料及其应用。

1. 纳米金属颗粒:纳米金属颗粒具有较大的比表面积和高的反应活性,可以应用于催化剂、电子器件等领域。

2. 纳米二氧化硅:纳米二氧化硅具有良好的光学性能和化学性能,可应用于纳米电子器件、生物医学、光电材料等领域。

3. 纳米氧化锌:纳米氧化锌具有高比表面积和优异的光电性能,广泛应用于太阳能电池、传感器、防晒霜等领域。

4. 纳米碳材料:包括纳米石墨烯、纳米碳管等,具有优异的导电性能、机械性能和热稳定性,被广泛应用于电池、传感器、储能材料等领域。

5. 纳米陶瓷材料:包括纳米氧化铝、纳米氮化硅等,具有高硬度、高耐磨性和热稳定性,广泛应用于耐磨材料、催化剂、陶瓷材料等领域。

6. 纳米荧光材料:具有较高的荧光效率和稳定性,被广泛应用于生物成像、荧光传感、显示技术等领域。

7. 纳米生物材料:包括纳米生物酶、纳米生物球等,具有良好的生物相容性和生物活性,可以应用于生物医学、药物传递、
组织工程等领域。

纳米材料的应用范围广泛,涵盖了电子、光电、催化、医药、能源、环境等多个领域。

纳米材料的研究和应用将对人类的生产生活产生深远的影响,为各个领域的发展带来新的机遇和挑战。

纳米材料名词解释

纳米材料名词解释

纳米材料是指原子或分子尺寸的材料,尺寸介于1至100纳米之间,它们具有非常独特的物理和化学特性,这些特性使它们在各种领域的应用十分广泛。

纳米材料可以分为金属纳米材料,非金属纳米材料和纳米复合材料。

金属纳米材料是指粒径大小为几纳米到几十纳米的金属粒子,这些金属纳米粒子具有独特的光学、电学和磁学特性,在电子、光学传感器、电化学反应器和磁性储存器等方面具有重要的应用前景。

非金属纳米材料是指粒径小于100纳米的非金属粒子,包括纳米膜、纳米纤维、碳纳米管、碳纳米棒、金属氧化物纳米粒子等,它们具有非常独特的光学、电学和机械性能,在新型电子器件、新型能源材料、生物传感器和环境污染控制等方面都有重要的应用。

纳米复合材料是指将金属纳米材料和非金属纳米材料组合制成的新型材料,其具有良好的力学性能、电学性能、热学性能和光学性能等特点,可用于制备新型磁性储存器、生物传感器、新型电子器件等。

总之,纳米材料是原子或分子尺寸的材料,它们具有独特的物理和化学特性,可分为金属纳米材料、非金属纳米材料和纳米复合材料,在电子、光学传感器、电化学反应器、磁性储存器、新型电子器件、新型能源材料、生物传感器和环境污染控制等方面都有重要的应用前景。

纳米材料有哪些

纳米材料有哪些

纳米材料有哪些纳米材料是指至少有一个尺寸在1-100纳米之间的材料,这些材料具有独特的物理、化学和生物学特性,广泛应用于材料科学、生物医学、能源和环境等领域。

纳米材料的种类繁多,下面将介绍一些常见的纳米材料及其应用。

一、纳米碳材料。

1. 石墨烯。

石墨烯是由碳原子构成的二维晶格结构,具有优异的导电性、热导性和机械性能,被广泛应用于电子器件、传感器、储能材料等领域。

2. 碳纳米管。

碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的纳米管状结构,具有优异的力学性能和导电性能,被应用于纳米电子学、纳米材料增强等领域。

3. 纳米金刚石。

纳米金刚石是由碳原子构成的立方晶格结构,具有硬度大、导热性好等特点,被广泛应用于涂层材料、生物医学材料等领域。

二、纳米金属材料。

1. 纳米银。

纳米银具有优异的抗菌性能,被广泛应用于医疗器械、纺织品等领域。

2. 纳米金。

纳米金具有优异的光学性能和催化性能,被应用于光电器件、催化剂等领域。

3. 纳米铜。

纳米铜具有优异的导电性能和力学性能,被广泛应用于电子器件、导电材料等领域。

三、纳米氧化物材料。

1. 纳米二氧化硅。

纳米二氧化硅具有优异的光学性能和表面活性,被广泛应用于光学涂料、生物医学材料等领域。

2. 纳米氧化铝。

纳米氧化铝具有优异的耐磨性和热稳定性,被应用于陶瓷材料、涂料材料等领域。

3. 纳米氧化铁。

纳米氧化铁具有优异的磁性能和生物相容性,被广泛应用于磁性材料、生物医学材料等领域。

四、纳米复合材料。

1. 纳米聚合物复合材料。

纳米聚合物复合材料是将纳米材料与聚合物基体复合而成的材料,具有优异的力学性能和导电性能,被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。

2. 纳米陶瓷复合材料。

纳米陶瓷复合材料是将纳米材料与陶瓷基体复合而成的材料,具有优异的耐磨性和耐高温性能,被应用于机械制造、航空航天等领域。

以上就是关于纳米材料的介绍,纳米材料的种类繁多,每一种纳米材料都具有独特的特性和应用价值,随着科学技术的不断发展,相信纳米材料在未来会有更广阔的应用前景。

纳米是什么材料

纳米是什么材料

纳米是什么材料纳米材料是一种特殊的材料,由纳米颗粒组成。

纳米颗粒的尺寸通常小于100纳米,也就是说,它们的大小比人体细胞还要小好几倍。

这种特殊的尺寸使纳米材料具有一些独特的性质和应用。

首先,纳米材料具有巨大的比表面积。

由于纳米颗粒的尺寸非常小,相同质量的纳米颗粒比普通微米颗粒的总表面积要大得多。

这使纳米材料在化学反应和吸附等方面具有更高的效率。

例如,纳米银颗粒可以更好地抑制细菌生长,因为其大比表面积可以提供更多的接触点。

其次,纳米材料具有特殊的光学、电子和磁学性质。

由于其尺寸与光的波长处于同一个数量级,纳米材料可以在光学上表现出许多独特的现象,如表面等离子共振和量子限制效应。

在电子和磁学方面,纳米颗粒的尺寸和形状可以改变其电子能级结构和磁性行为,从而产生新的现象和应用。

另外,纳米材料还具有优异的力学性能。

由于其尺寸小于普通材料的晶格尺寸,纳米颗粒具有更高的塑性变形能力和强度。

这使得纳米材料在制备超强材料和改善机械性能方面具有广泛的应用前景。

纳米材料具有许多潜在的应用领域。

在医学领域,纳米材料可以用于药物传递和医学影像。

纳米颗粒可以包裹药物,使其更好地靶向病变组织,并提高药物的疗效。

同时,纳米颗粒还可以用于改善医学影像技术,如纳米磁性材料可以通过磁共振成像来检测疾病。

在能源领域,纳米材料可以用于太阳能电池、燃料电池和储能设备等。

纳米材料的高比表面积和光吸收特性使其在太阳能电池中具有更高的转换效率。

此外,纳米材料还可以作为触媒材料,提高燃料电池的性能。

在环境保护领域,纳米材料可以用于水处理和空气净化等方面。

纳米颗粒的特殊表面性质使其具有吸附、催化和分解污染物的能力,从而有效地净化水和空气。

总之,纳米材料是一种具有特殊尺寸和性质的材料,具有广泛的应用前景。

随着纳米技术的发展和研究的深入,纳米材料将在各个领域发挥重要作用,推动科技和社会的进步。

什么叫纳米材料

什么叫纳米材料

什么叫纳米材料纳米材料是指至少有一个尺寸在1-100纳米之间的材料。

纳米材料以其独特的物理、化学和生物学特性而备受关注,被认为是21世纪的前沿科技之一。

纳米材料的尺寸处于微观和宏观之间,其特殊的结构和性能使其在材料科学、物理学、化学、生物学等领域具有广泛的应用前景。

首先,纳米材料具有较大的比表面积和较小的尺寸效应。

由于其尺寸在纳米级别,因此纳米材料的比表面积相对较大,这使得纳米材料在吸附、催化等方面具有独特的优势。

同时,尺寸效应也使得纳米材料在光学、电学、磁学等性能上表现出与传统材料不同的特性,如量子尺寸效应、表面等离子共振等现象的出现,这些都为纳米材料的应用提供了新的可能性。

其次,纳米材料具有优异的力学性能和独特的光学性能。

由于其特殊的结构和尺寸效应,纳米材料表现出比传统材料更强的硬度、韧性和强度,这使得纳米材料在材料加工、制备高性能材料等方面具有巨大的潜力。

同时,纳米材料在光学方面也表现出许多独特的性能,如局域表面等离子共振效应、光子晶体效应等,这些都为纳米光子学、纳米光电子学等领域的发展提供了新的契机。

再次,纳米材料在生物医学、环境保护、能源材料等领域具有广泛的应用前景。

纳米材料的特殊性能使得其在生物医学领域具有广泛的应用,如纳米药物载体、纳米诊断试剂、纳米生物传感器等,这些都为医学诊断、治疗等提供了新的途径。

同时,纳米材料在环境保护和能源材料领域也具有重要的应用价值,如纳米吸附材料、纳米光催化材料等,这些都为环境治理、能源开发等提供了新的可能性。

总之,纳米材料以其独特的结构和性能在材料科学、物理学、化学、生物学等领域具有广泛的应用前景。

随着纳米技术的不断发展和深入,相信纳米材料将会为人类社会的发展和进步带来更多的惊喜和机遇。

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绪论1、纳米科技的提出:源自于费曼大师1959年在美国物理学会年会上的一次演讲。

Richard Feynman:世界上首位提出纳米科技构想的科学家。

2、纳米材料(1)纳米材料的定义:物质结构在三维空间至少有一维处于纳米尺度,或由纳米结构单元组成且具有特殊性质的材料(也是以维数划分纳米材料的原因)(2)纳米尺度:1-100 nm范围的几何尺;纳米的单位:1 nm = 10^-9 m,即千分之一微米(μm)。

(3)纳米结构单元:具有纳米尺度结构特征的物质单元,包括纳米团簇、纳米颗粒、纳米管、纳米线、纳米棒、纳米片等(4)纳米材料的维度:○1零维:纳米团簇、纳米颗粒、量子点(三维尺度均为纳米级,没有明显的取向性,近等轴状)○2一维:纳米线、纳米棒、纳米管(单向延伸、二维尺度为纳米级、第三维尺度不限,、直径大于100 nm,具有纳米结构)○3二维:纳米片、纳米带、超晶格、纳米薄膜(一维尺度为纳米级,面状分布,,厚度大于100 nm,具有纳米结构)○4三维:纳米花、四脚针等(包含纳米结构单元,三维尺寸均超过纳米尺度,由不同型低维纳米结构单元复合形成)(5)纳米材料的分类○1具有纳米尺度外形的材料○2以纳米结构单元作为主要结构组分所构成的材料3、久保理论:即金属的超微粒子将出现量子限域效应,显示出与块体金属显著不同的性能;金属纳米粒子,量子限域效应。

4、扫描隧道电子显微镜(STM):将探针靠近导电材料表面进行扫描,获得表面图像。

分辨率达0.1~0.2 nm,可以直接观察和移动原子。

5、原子力显微镜(AFM):利用针尖和材料原子间的相互微弱作用力来获得材料表面的形貌图像。

可用于研究半导体、导体和绝缘体。

AFM三大特点:原子级高分辨率、观察活生命样品和加工样品的力行为成就。

6、纳米科技的研究内容:纳米科学、纳米技术与纳米工程分支学科:纳米力学:研究物体在纳米尺度的力学性质纳米物理学:研究物质在纳米尺度上的物理现象及表征纳米化学:研究纳米尺度范围的化学过程及反应纳米生物学:利用纳米的手段解决生物学问题,在分子水平揭示细胞内外的物质、能量与信息交换机制;纳米医学:利用纳米科技解决医学问题的边缘交叉学科纳米材料学:包括纳米材料的成分、结构、性能与使用效能四个方面。

成分:是影响性能的基础结构:决定材料性能的关键材料性能:各种物理或化学性质效能:材料在使用条件下的表现第二章1、纳米材料的基本效应:量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、库伦堵塞效应、量子隧穿效应、介电限域效应、量子限域效应(1)量子尺寸效应:当粒子的尺寸下降到或小于某一值时(激子波尔半径),金属费米能级附近的电子能级会由准连续变为离散能级的现象,以及纳米半导体微粒中最高被占据原子轨道和最低未被占据原子轨道的能级带隙变宽的现象,均称为量子尺寸效应。

量子尺寸效应是因能级间距不连续、离散引起的,与温度有关,要求是低温量子尺寸效应的典型例子:①随着硒化镉半导体粒径尺寸的减小,能带间隙变宽,发光颜色由红色向蓝色转移(蓝移现象),即半导体的光谱线吸收带向短波方向移动而产生得蓝移现象;②温度为1K,纳米Ag颗粒粒径小于14 nm时,Ag变为金属绝缘体。

(常温下,2 nmAg颗粒为绝缘体),即导电的金属制成纳米粒子后变成半导体或绝缘体;蓝移现象:吸收带向短波长方向移动,颗粒尺寸变小后,吸收峰蓝移。

(2)小尺寸效应(体积效应):当固体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被破坏,非晶态颗粒表面层附近原子密度减小,导致材料宏观物理性质上的一些新变化,称为小尺寸效应。

小尺寸效应不要求低温,性能随温度的变化没有突变。

小尺寸效应的典型例子:①2 nm的金颗粒熔点为600 K,随粒径的增加,熔点迅速上升,10 nm时为1310K,块体金为1337 K,即纳米粒子的熔点可以远远低于块体金属;②所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。

尺寸越小,颜色愈黑,银白色的铂金变成铂黑,即当金属被细分到小于光波波长的尺寸时,即失去了原有的光泽而呈黑色。

(3)表面效应:纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅度地增加,粒子的表面能及表面张力也随着增加,从而引起纳米粒子性质的变化(4)宏观量子隧道效应:电子具有粒子性又有波动性。

微观粒子具有贯穿势垒的能力,称为隧道效应,人们发现一些宏观物理量具有隧道效应,称为宏观量子隧道效应(5)库伦堵塞:前一个电子对后一个电子的库仑排斥能,导致在一个小体系的充放电过程中,电子不能集体运输,而是一个一个单电子的传输,通常把小体系中这种单电子运输行为称为库仑堵塞效应。

一旦某个电子隧穿进入了金属微粒,它将阻止随后的第二个电子再进入同一金属微粒,导致系统总能的增加,就是库仑阻塞现象。

库伦堵塞的典例:利用库仑阻塞效应就有可能使电子逐个隧穿进出库仑岛,实现单电子隧穿过程。

利用库仑堵塞效应可以设计单电子晶体管等纳米结构器件。

(6)量子隧穿效应:量子力学里,粒子具有波动性,能量大于势垒的粒子可以越过势垒,能量小于势垒的粒子也有一定的概率穿透势垒的现象,称为量子隧穿效应。

粒子越过势垒概率的大小,取决于势垒高度、宽度及粒子本身的能量。

纳米晶体的晶界是一个典型的势垒。

量子隧穿效应的典例:①半导体纳米晶颗粒组成的薄膜中,电子通过量子隧穿效应可以实现在纳米晶晶界间的电子跳跃传输②扫描隧道显微镜(STM)是量子隧穿效应的主要应用之一,可克服普通光学显微镜像差的限制,通过隧穿电子扫描物体表面,从而辨别远远小于光波长的物体。

(7)介电限域效应:当介质的折射率与微粒的折射率相差很大时,产生了折射率边界,导致微粒内部和表面的场强比入射场强明显增加,这种局域场的增强称为介电限域效应。

纳米颗粒带隙的Brus公式:纳米颗粒的体相的量子尺寸效应介电限域效应有效里德吸收带隙带隙产生的蓝移能产生的红移能伯能量r为粒径,h为普朗克常数,ε为介电常数,μ为粒子的折合质量(8)量子限域效应:激子吸收带的吸收系数随粒径下降而增加,出现激子增强吸收并蓝移,称为量子限域效应。

尺寸越小,形成激子的概率越高,激子浓度越高,这种量子限域效应会产生激子发光带,强度随尺寸减小而增加。

激子:是固体中的一种基本的元激发,是由库伦作用相互束缚着的电子-空穴对量子限域效应的典例:在UV-vis吸收光谱和PL荧光光谱中,可观察纳米颗粒的激子吸收和发射带,尺寸越小,蓝移越明显。

2、材料的发光:(1)光致发光:在一定波长光照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃迁到低能级被空穴捕获而发光的微观过程。

出射光的波长一定是大于入射光的波长的。

①荧光:仅在激发过程中发射光。

②磷光:在激发停止后还继续发射一定时间的光,是缓慢发光的光致冷发光现象。

(2)丁达尔效应::让一束聚集的光通过这种分散物系,在入射光的垂直方向上可看见一个发光的圆锥体。

(分散粒子的直径小于投射光波波长而发生的光的散射现象。

)3、纳米材料的电导量子化:纳米材料的电导具有尺寸效应,特别是晶粒尺寸小于某一临界尺寸时,量子尺寸的限制将使电导量子化,显示出许多不同于体材料电导的性能。

特性:金属纳米材料的电导被量子化,随直径减小出现电导台阶、非线性I-V曲线及电导振荡等金属体材料不具有的电导特性。

4、超塑性:材料在特定的条件下可产生非常大的塑性变形而不断裂的特性被称为超塑性。

材料超塑性变形基本上是晶界在高温下滑移造成的。

主要原因是:纳米材料具有较大的界面,界面原子排列混乱,原子在外力作用下很容易迁移,表现出较好的韧性和延展性。

5、吸附特性:吸附是相接触的不同相之间产生的结合现象。

1)物理吸附,吸附剂与吸附相之间是以范德华力等较弱的物理力来结合;2)化学吸附,吸附剂与吸附相之间是以化学键强结合。

纳米材料由于具有大的比表面积和表面原子配位不足,与相同组成的大块材料相比有较强的吸附性。

(测表面积的方法:BET法——利用气体吸附的原理。

)非电解质:指呈电中性的分子,可以通过氢键、范德华力、偶极子的弱静电吸附在粒子表面上,其中以形成氢键而吸附在其他相上为主;非电解质的吸附:○1物理吸附:一个醇分子在氧化硅表面只能形成一个氢键,结合力很弱。

○2而对于高分子化合物,可形成大量的氢键,使吸附力变得很强,属于化学吸附。

6、形成贵金属高催化活性的原因:贵金属的d电子轨道都未填满,表面易吸附反应物,且强度适中,利于形成中间“活性化合物”,具有较高的催化活性。

7、半导体纳米材料的光催化机理:在光的照射下,价带电子跃迁到导带,光生电子或空穴可将周围的分子激发成极具活性的羟基自由基等,几乎可分解大部分对人体或环境有害的有机物及部分无机物。

第三章1、纳米材料制备方法(1)分类—按原材料的尺寸分类○1自上而下的分割法:将宏观大块物质进行分割,材料尺寸不断降低,得到纳米材料的过程○2自下而上的分割法:以原子或分子为起点,通过它们之间的相互作用自发组织、生长形成纳米材料的过程。

(2)固相制备—机械法高能球磨法(机械化学法):是一个无外部热能供给的、干的高能球磨过程,是一个由大晶粒变为小晶粒的过程。

利用机械能来诱发化学反应或诱导材料组织、结构和性能的变化来制备新材料。

优点:可明显降低反应活化能、细化晶粒、提高粉末活性、改善颗粒分布均匀性、促进固态粒子扩散、诱发低温化学反应等。

与传统球磨法的区别:是高速运转的,可发生机械化学反应(3)气相法:是直接利用气体或通过各种方式将原料变成气体,使之在气体状态下发生物理或化学变化,最后冷却凝聚形成纳米材料的方法。

●电阻加热优缺点:优点:○1纯度高;○2结晶好;○3调整气体的分压、加热的速率和温度,可控制纳米微粒的粒径大小;○4设计简单,价格便宜,使用方便。

缺点:不适合于制备高熔点金属或化合物的纳米微粒,一方面是电阻加热最高温度有一定的限制,另一方面高温时蒸发舟自身的蒸发不容忽视,可能带来严重的杂质污染。

●等离子体加热优缺点:优点:适合制备高熔点的各类纳米材料。

缺点:等离子体容易将熔融的原料吹飞。

●电弧放电加热:利用电弧放电产生的高温(约4000 K)来加热原料。

启动直流电源,当两电极距离足够小(< 1 mm)时产生稳定的电弧,50~100 A。

●激光加热:是一种独特的加热方式,采用大功率激光束直接照射靶材,通过对激光能量的有效吸收使原料加热、蒸发、冷却得到纳米材料。

优点:加热源可臵于反应系统之外,不受蒸发室的影响,不论金属、化合物均可被蒸发,加热源不会被蒸发物污染。

●化学气相沉积:是利用气态或蒸气态的物质在气相或气固界面上反应生成固态沉积物的技术。

是指在远高于临界反应温度的条件下,通过化学反应,使反应产物蒸气形成很高的过饱和蒸气压,自动凝聚形成大量的晶核,这些晶核不断长大,聚集成颗粒,随着气流进入低温区,最终在收集室内得到纳米材料。

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