纳米材料化学
纳米材料的化学合成
纳米材料的化学合成纳米材料是一种具有纳米尺度特征的材料，其在材料科学领域具有重要的应用前景。
纳米材料的化学合成是制备高质量纳米材料的关键步骤，通过精确控制合成条件和方法，可以获得具有特定结构和性能的纳米材料。
本文将介绍纳米材料的化学合成方法及其在材料科学领域的应用。
一、溶剂热法合成溶剂热法是一种常用的纳米材料合成方法，通过在高温高压条件下将金属盐或金属有机化合物与溶剂反应，形成纳米颗粒。
溶剂热法可以控制反应条件，如温度、压力、溶剂种类等，从而调控纳米材料的形貌和尺寸。
例如，利用溶剂热法可以合成金属氧化物、金属硫化物等纳米材料，具有优异的光电性能和催化性能。
二、水热法合成水热法是一种在高温高压水溶液中进行合成的方法，通过调控反应条件和溶液成分，可以合成具有特定结构和形貌的纳米材料。
水热法合成的纳米材料具有较高的结晶度和纯度，广泛应用于电池、传感器、催化剂等领域。
例如，利用水热法可以合成氧化物、磷化物等纳米材料，具有优异的电化学性能和光催化性能。
三、溶胶-凝胶法合成溶胶-凝胶法是一种通过溶胶的形成和凝胶的固化过程来合成纳米材料的方法，通过控制溶胶的成分和凝胶的形成条件，可以制备具有特定结构和形貌的纳米材料。
溶胶-凝胶法合成的纳米材料具有较大的比表面积和孔隙结构，适用于催化剂、吸附剂等领域。
例如，利用溶胶-凝胶法可以合成二氧化硅、氧化铝等纳米材料，具有优异的吸附性能和催化性能。
四、气相沉积法合成气相沉积法是一种通过气相反应在基底表面沉积纳米材料的方法，通过控制气相反应条件和基底表面特性，可以制备具有特定结构和形貌的纳米材料。
气相沉积法合成的纳米材料具有较高的结晶度和纯度，适用于纳米电子器件、光电器件等领域。
例如，利用气相沉积法可以合成碳纳米管、氧化锌纳米线等纳米材料，具有优异的电子传输性能和光电性能。
综上所述，纳米材料的化学合成是制备高质量纳米材料的关键步骤，不同的合成方法可以获得具有不同结构和性能的纳米材料，广泛应用于材料科学、能源领域等。
纳米材料在化学领域的应用研究
纳米材料在化学领域的应用研究近年来，纳米材料在化学领域的应用研究引起了广泛的关注。
纳米材料具有独特的物理和化学性质，使其在催化、传感、材料等方面的应用具有巨大的潜力。
本文将从几个方面介绍纳米材料在化学领域的应用研究进展。
一、纳米材料在催化领域的应用纳米材料在催化领域的应用是其最为重要和广泛的应用之一。
由于纳米材料具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点，能够提供更多的反应活性中心，从而显著提高催化剂的催化性能。
例如，纳米金属催化剂被广泛用于有机合成和环境修复中，其高效催化活性在有机反应中展现出了良好的应用前景。
二、纳米材料在传感领域的应用纳米材料在传感领域的应用是近年来兴起的研究热点。
纳米材料的独特物理性质使其能够作为高灵敏度传感器的构建材料。
例如，纳米金属颗粒具有表面等离子体共振效应，可以用于生物传感和化学分析等领域。
纳米材料在传感器中的应用不仅可以提高检测灵敏度和选择性，还可以实现对多种分析物的同时检测，具有很高的应用潜力。
三、纳米材料在材料领域的应用纳米材料在材料领域的应用十分广泛。
纳米材料可以用于制备新型的高性能材料，如纳米复合材料、纳米涂层材料等。
这些材料具有优异的性能，如高强度、高韧性、高导电性等，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
此外，纳米材料还可以用于制备光学材料、电子材料和生物材料等，满足不同领域的需求。
四、纳米材料在储能领域的应用随着可再生能源的快速发展，储能技术成为研究的热点。
纳米材料在储能领域具有巨大的应用潜力。
纳米材料可以用于制备高性能的电池和超级电容器。
例如，纳米碳材料作为锂离子电池和超级电容器的电极材料，具有较大的比表面积和优异的导电性能，可以显著提高能量存储密度和循环稳定性。
总结起来，纳米材料在化学领域的应用研究涉及催化、传感、材料和储能等多个方面。
纳米材料的独特性质使其具有很高的应用价值，为实现化学领域的创新和发展提供了新的思路和方法。
未来的研究将进一步探索纳米材料的合成方法和应用机制，以更好地满足工业生产和科学研究的需求。
化学中的纳米材料科学知识点
化学中的纳米材料科学知识点纳米材料是指至少在一个尺寸范围内具有一个或多个尺寸小于100纳米的材料。
纳米材料的研究兴起于20世纪90年代，随着技术的进步和科学的发展，纳米材料在化学领域中扮演着重要的角色。
一、纳米材料的定义和特点纳米材料通常是由许多个纳米粒子组成的，这些纳米粒子具有特殊的物理和化学性质。
纳米材料的特点包括以下几个方面：1. 尺寸效应：当材料的尺寸减小到纳米级别时，其物理和化学性质会发生显著变化。
2. 量子效应：纳米材料中的电子、光子等粒子表现出与宏观材料不同的行为，显示出量子效应。
3. 表面效应：纳米材料的表面积相比于体积更大，表面上的原子和分子与周围环境的相互作用更加明显。
二、纳米材料的制备方法1. 溶胶-凝胶法：通过溶胶状态中的小颗粒到凝胶状态的沉淀，得到纳米材料。
2. 熔融法：通过材料的熔化和快速冷却，形成纳米粒子。
3. 气相法：通过在高温下使气体或蒸汽的粒子聚集形成纳米颗粒。
4. 暴露还原法：通过还原剂的作用，还原纳米粒子。
5. 电化学法：利用电流的作用，将金属离子沉积成纳米颗粒。
三、纳米材料的应用领域1. 光电子学领域：纳米材料在太阳能电池、显示器件和激光等方面有广泛应用。
2. 催化剂领域：纳米材料的比表面积大，可以提高反应速率和选择性，有助于催化反应的进行。
3. 生物医学领域：纳米材料在药物传递、肿瘤治疗和成像方面具有潜在应用价值。
4. 传感器领域：纳米材料可以用来制作高灵敏度的传感器，用于检测化学物质、生物分子等。
5. 环境保护领域：纳米材料在水处理、废气净化等方面具有广泛应用前景。
四、纳米材料的安全性和环境风险尽管纳米材料在科学研究和技术应用中非常有前景，但其安全性和环境风险也需要引起关注。
1. 纳米材料对人体的影响：纳米材料可以穿透细胞膜，进入人体内部，可能对人体造成潜在的毒性和健康风险。
2. 纳米材料对环境的影响：纳米材料的释放和排放可能会对环境和生态系统造成潜在的危害。
纳米材料在化学领域的应用
纳米材料在化学领域的应用纳米材料是一种具有特殊结构和性质的材料，在近年来的科学研究和工程应用中引起了广泛的关注。
由于其独特的尺寸效应、表面效应和量子效应，纳米材料在化学领域有着广泛的应用。
本文将探讨纳米材料在化学领域中的应用，并介绍一些具体的案例。
1. 纳米催化剂纳米材料在催化领域有着广泛的应用。
由于其高比表面积和特殊结构，纳米催化剂能够提供更多活性位点，从而提高催化反应的效率。
例如，纳米金属催化剂被广泛应用于有机合成和能源转化等领域。
2. 纳米传感器纳米材料还可以用作传感器的基础材料，通过纳米材料的表面修饰和结构调控，可以实现对特定物质的高灵敏度检测。
例如，利用纳米金颗粒构建的传感器可以用于检测环境中的有害气体和重金属离子。
3. 纳米药物传递系统纳米材料在药物传递系统中的应用也备受关注。
纳米材料可以用作药物的载体，通过表面修饰和结构设计，实现药物的靶向传递和控释。
纳米药物传递系统可以提高治疗效果，减少副作用，并具有更好的生物相容性。
4. 纳米光催化材料纳米光催化材料具有光催化性能，可以吸收光能并将其转化为化学能。
这种材料在环境污染治理和能源转化领域有着广泛的应用。
例如，利用纳米二氧化钛作为催化剂，可以实现光解水产生氢气，从而实现清洁能源的生产。
5. 纳米电催化材料纳米材料在电催化领域也扮演着重要角色。
纳米电催化材料可以用于制备高效的电化学催化剂，用于水分解、电池、燃料电池等领域。
例如，纳米铂颗粒是一种常用的电催化剂，可用于氧还原反应和甲醇氧化等。
综上所述，纳米材料在化学领域具有重要的应用价值。
其独特的性质和结构使其成为催化剂、传感器、药物传递系统、光催化材料和电催化材料等领域的理想选择。
随着对纳米科学的深入研究和工程应用的不断推进，纳米材料必将在化学领域发挥越来越重要的作用。
什么是纳米化学
什么是纳米化学
纳米化学是一门研究纳米材料性质、制备方法以及应用的科学。
纳米材料具有独特的物理、化学和生物学性质，因此在许多领域具有广泛的应用前景。
纳米化学旨在了解纳米材料的结构、性能和应用之间的关系，为开发新型纳米材料和推动纳米科技的发展提供理论基础和实践指导。
纳米化学的研究内容包括：
1.纳米材料的制备：研究不同方法制备纳米材料，如物理法、化学法、生物法等，以及制备过程中影响纳米材料性质的因素。
2.纳米材料的性质：研究纳米材料的结构、形貌、光学、电学、磁学、力学等性能，以及这些性能与纳米材料的应用关系。
3.纳米材料的表面改性：研究纳米材料表面的化学修饰、物理修饰及其对纳米材料性能的影响。
4.纳米材料的应用：研究纳米材料在各个领域的应用，如电子、光电、能源、环保、生物医学、复合材料等。
5.纳米化学品的绿色合成：研究环保、高效、经济的纳米材料制备方法，以满足可持续发展的需求。
6.纳米技术的产业化：研究纳米技术在工业、农业、医药、环保等领域的产业化应用，推动国民经济的发展。
纳米化学在材料科学、生物学、物理学、化学等领域具有重要地位，对于解决我国经济、国防、科技、能源、环保等方面的问题具有
重要意义。
通过深入研究纳米化学，我们可以更好地了解纳米材料的性能和应用，为我国纳米科技的发展和产业化提供支持。
材料化学中的无机与有机纳米材料
材料化学中的无机与有机纳米材料材料化学是研究材料的结构、性质和合成方法的学科。
在材料化学中，无机与有机纳米材料是热门的研究方向。
无机纳米材料具有特殊的性能和潜在的应用价值，有机纳米材料在生物医学和电子器件等领域也有广泛应用。
一、无机纳米材料无机纳米材料是指在尺寸小于100纳米的范围内，在化学成分上为无机化合物的纳米材料。
常见的无机纳米材料有纳米氧化物、纳米金属粉末、纳米碳等。
1. 纳米氧化物氧化物是无机纳米材料中最常用的一种。
氧化物纳米材料具有高比表面积、特殊光学和电学性能、良好的化学稳定性和生物相容性。
氧化物纳米材料的制备方法包括溶胶-凝胶、水热法、溶剂热法等。
2. 纳米金属粉末纳米金属粉末是指粒径小于100nm的金属粉末。
纳米金属粉末具有高比表面积、高反应活性、良好的催化性能、特殊的光学和磁学性质等。
纳米金属粉末的制备方法包括物理气相法、溶液法、化学还原法等。
3. 纳米碳纳米碳是一类尺寸小于100nm的碳材料，包括纳米管、石墨烯、碳纳米球等。
纳米碳具有优异的机械、光学、电学性能和化学稳定性，广泛应用于材料科学、电子器件、生物医学等领域。
二、有机纳米材料有机纳米材料是指由有机分子组成的纳米材料，具有独特的电子结构和光谱性质。
常见的有机纳米材料有纳米碳管、纳米薄膜、纳米孔等。
1. 纳米碳管纳米碳管是一种中空的、管状的、碳基的纳米材料。
纳米碳管具有优异的电学、力学、热学性能和化学稳定性，可以应用于电子器件、传感器、催化剂等领域。
2. 纳米薄膜纳米薄膜是一种以纳米尺度为特征尺寸、由有机大分子组成的薄膜。
纳米薄膜具有特殊的量子效应、独特的光学、电学性质和良好的生物相容性，有广泛的应用前景。
3. 纳米孔纳米孔是一种中空的、大小在10nm以下的纳米结构。
纳米孔具有特殊的分子筛效应，可以使分子在孔内选择性地通过，具有广泛的应用前景。
结语材料化学中的无机与有机纳米材料具有特殊的性能和潜在的应用价值。
在未来的科技发展中，它们将会得到更广泛的应用。
纳米材料的化学合成
纳米材料的化学合成纳米材料是指具有纳米级尺寸（1-100纳米）的材料，具有独特的物理、化学和生物学性质。
纳米材料的合成方法多种多样，其中化学合成是最常用的方法之一。
化学合成方法可以通过控制反应条件和反应物的选择来实现对纳米材料的精确控制和调控。
本文将介绍几种常见的纳米材料化学合成方法。
一、溶剂热法溶剂热法是一种常用的纳米材料合成方法，其原理是在高温高压的条件下，通过溶剂中的化学反应来合成纳米材料。
溶剂热法可以实现对纳米材料的尺寸、形貌和结构的精确控制。
例如，可以通过调节反应温度、反应时间和反应物的浓度来控制纳米材料的尺寸；通过添加表面活性剂或模板剂可以控制纳米材料的形貌；通过改变反应条件可以合成不同结构的纳米材料。
二、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将溶胶转变为凝胶的方法，通过溶胶中的化学反应来合成纳米材料。
溶胶-凝胶法可以实现对纳米材料的形貌和结构的控制。
其原理是在溶胶中加入适当的凝胶剂，通过凝胶剂的作用使溶胶形成凝胶，然后通过热处理或其他方法将凝胶转变为纳米材料。
溶胶-凝胶法可以合成多种纳米材料，如氧化物、金属和半导体纳米材料。
三、气相沉积法气相沉积法是一种将气体反应物在高温条件下沉积在基底上形成纳米材料的方法。
气相沉积法可以实现对纳米材料的尺寸、形貌和结构的控制。
其原理是将气体反应物通过载气输送到高温反应室中，反应物在高温下发生化学反应并沉积在基底上形成纳米材料。
气相沉积法可以合成多种纳米材料，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜。
四、电化学合成法电化学合成法是一种利用电化学反应来合成纳米材料的方法。
电化学合成法可以实现对纳米材料的尺寸、形貌和结构的控制。
其原理是在电解质溶液中，通过外加电压使电极发生氧化还原反应，从而在电极表面沉积纳米材料。
电化学合成法可以合成多种纳米材料，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜。
总结起来，纳米材料的化学合成方法多种多样，每种方法都有其独特的优点和适用范围。
通过合理选择合成方法和调控反应条件，可以实现对纳米材料的精确控制和调控，从而获得具有特定性质和应用的纳米材料。
纳米材料制备的化学方法和实验步骤
纳米材料制备的化学方法和实验步骤纳米材料是指具有纳米级尺寸的物质，在纳米尺度下展现出特殊的物理和化学性质。
纳米材料的制备是纳米科技的基础，也是当前许多领域的研究热点。
本文将介绍一些主要的纳米材料制备方法和实验步骤。
一、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的制备纳米材料的化学方法。
其基本步骤包括：①溶胶制备，即将原料溶解到溶剂中并形成均匀分散的溶胶；②凝胶的形成，通常通过溶胶的凝固、沉淀或乳化方法使溶胶成为凝胶；③凝胶的成型，即将凝胶进行干燥、烧结等处理，得到所需的纳米材料。
二、气相沉积法气相沉积法是一种通过气体反应生成纳米材料的方法。
一般步骤如下：①原料气体的制备，将适量的原料气体通入反应器中，维持合适的温度和压力；②原料气体的分解，通过加热或等离子体的作用，使原料气体发生气相反应，生成纳米材料；③纳米材料的沉积，将反应产生的纳米材料沉积在基底上，形成所需的薄膜或纤维等。
三、电化学合成法电化学合成法是利用电化学原理制备纳米材料的方法。
其过程包括：①选择适当的电极材料，常见的有金、银、铜等；②配置电解液，即溶解适量的电解质和溶剂，使其形成导电溶液；③设定适当的电位和电流密度，通过电极间的电化学反应，在电极上合成纳米材料；④收集和处理纳米材料，通常通过离心、过滤等方法将纳米材料分离出来并进行后续处理。
四、物理气相法物理气相法是通过对气体进行加热、蒸发和凝聚等处理，使原料气体在高温下发生反应生成纳米材料的方法。
主要步骤包括：①对原料气体进行加热、蒸发和凝聚等处理，使其转化为纳米级固体颗粒；②控制反应的温度、压力和反应时间等参数，以控制纳米材料的尺寸和形貌；③收集和处理纳米材料，通常通过过滤、洗涤等方法将纳米材料从气体中分离出来。
五、溶剂热法溶剂热法是一种利用溶剂在高温下发生反应生成纳米材料的方法。
其过程包括：①选择适当的溶剂和反应物；②将溶剂和反应物混合并加热至高温，使其发生混溶和反应；③通过控制反应的温度和时间等参数，调节纳米材料的尺寸和形貌；④将反应产物进行离心、洗涤等处理，得到所需的纳米材料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
纳米棒、纳米丝与纳米线: 纳米棒、纳米丝与纳米线: Aspect Ratio=Length/diameter AR小者 纳米棒length<1um 小者= AR小者=纳米棒length<1um AR大者 纳米丝、 大者= AR大者=纳米丝、线length>1um
物理化学与工业催化研究所
2. 纳米材料的基本单元
物理化学与工业催化研究所
如果按形状， 如果按形状，纳米材料可以分为 纳米颗粒和粉体、纳米管、纳米线、纳米带、纳米片、纳米薄膜、 纳米颗粒和粉体、纳米管、纳米线、纳米带、纳米片、纳米薄膜、 介孔材料 nanoparticles, nanotubes, nanowires, nanorods, nanobelts, nanonanoplatelets, nano-films, mesoporous materials, nanohorns…… nanosheets,nanoneedles, nanocable, nanohorns
物理化学与工业催化研究所
纳米雕刻
中国北京大学科学家利用AFM 探针，在Au-Pd薄膜 探针， 中国北京大学科学家利用 薄膜 上雕刻出唐朝孟浩然的诗句，每字大小约为1.5 µm 上雕刻出唐朝孟浩然的诗句，每字大小约为 (J. Song et al., Appl. Phys. A 66, S715, 1998.)
物理化学与工业催化研究所
超薄
DNA电子电路的技术，将于10年后 电子电路的技术，将于 年后 电子电路的技术 作成如纸般薄的电子显示器
DNA开关 开关
物理化学与工业催化研究所
1.2 纳米材料
广义地讲，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺 广义地讲， 度范围或由它们作为基本单元构成的具有特殊性能的材料
物理化学与工业催化研究所
微小
单原子内存的技术，可以使全球 单原子内存的技术，可以使全球100亿年份的书 亿年份的书 每年以100万册计，相当于 万兆册），储存 万册计， 万兆册）， 籍（每年以 万册计 相当于1万兆册），储存 于一颗方糖般大小的内存内
纳米存储器
存储密度可达每 平方厘米10 10万亿 平方厘米10万亿 字节
Selected optimized Au20 structures. (A) Tetrahedral structure (Td). (B) Amorphous structure (C1). (C) Capped decahedron (C2v). (D) Planar structure (C2h). (E) Octahedral structure (Oh). (F) Dodecahedral structure (Ih). L.-S. Wang et al., Science 299, 864 (2003).
物理化学与工业催化研究所
CO原子在 基板上原子像 原子在Pt基板上原子像 原子在 基板上原子像(IBM)
物理化学与工业催化研究所
用扫描隧道显微镜 的针尖在铜表面上 搬运和操纵48个 搬运和操纵 个 原子， 原子，使排成圆形
圆形上原子的某些电子向外传播，逐渐减小， 圆形上原子的某些电子向外传播，逐渐减小， 同时与向内传播的电子相互干涉形成干涉波
原子团簇不同于具有特定大小和形状的分 子，不同于分子间以弱的相互作用结合而 成的聚集体及周期性很强的晶体。 成的聚集体及周期性很强的晶体。其形状 可以是多种多样的，已知的有球状， 可以是多种多样的，已知的有球状，骨架 洋葱状，管状，层状，线状等。 状，洋葱状，管状，层状，线状等。除惰 性气体外，均是以化学键紧密结合的聚集 性气体外，均是以化学键紧密结合的聚集 体。
物理化学与工业催化研究所
团族的特点
团簇产生于非平衡条件，很难在平衡的气相中产生。 团簇产生于非平衡条件，很难在平衡的气相中产生。对于尺寸较 小的团簇，每增加一个原子，团簇，团簇的结构发生变化， 小的团簇，每增加一个原子，团簇，团簇的结构发生变化，所谓 重构。而当团簇大小达到一定尺寸时，变成大块固体的结构， 重构。而当团簇大小达到一定尺寸时，变成大块固体的结构，此 时除了表面原子存在弛豫外，增加原子不再发生重构， 时除了表面原子存在弛豫外，增加原子不再发生重构，其性质也 不会发生显著改变， 不会发生显著改变，即处于临界尺寸
物理化学与工业催化研究所
纳米技术实例
原子操纵术： 探针移动原子， 原子操纵术：利用 STM 探针移动原子， 形成文字图形
Xe原子在Ni基板上原子像( Xe原子在Ni基板上原子像(IBM) 原子在Ni基板上原子像
物理化学与工业催化研究所
Fe原子在 基板上原子像 原子在Cu基板上原子像 原子在 基板上原子像(IBM)
物理化学与工业催化研究所
团簇是指几个至几百个原子的聚集体, 团簇是指几个至几百个原子的聚集体, 其粒径小于或 等于1nm 1nm， CnHm和碳族 C60，C70)等等 和碳族（ 等等。 等于1nm，如Fen, CunSm , CnHm和碳族（C60，C70)等等。
物理化学与工业催化研究所
Au20原子团簇
纳米化学是化学的一个分支，是研究原子以上、100纳米以下的纳 纳米化学是化学的一个分支，是研究原子以上、100纳米以下的纳 是化学的一个分支 米世界（介观世界）中的各种化学问题及其应用的科学 各种化学问题及其应用的科学。 米世界（介观世界）中的各种化学问题及其应用的科学。 纳米化学的研究对象是至少一个维度的尺寸在100纳米以下的原子 纳米化学的研究对象是至少一个维度的尺寸在100纳米以下的原子 研究对象是至少一个维度的尺寸在100 或分子的集合体。 或分子的集合体。 它的主要任务是研究纳米材料与结构的化学制备方法， 任务是研究纳米材料与结构的化学制备方法 它的主要任务是研究纳米材料与结构的化学制备方法，探索有限原 子或分子体系的性质及反应规律等。 子或分子体系的性质及反应规律等。
纳米材料的分类 如果按维数，纳米材料可以分为以下三类： 如果按维数，纳米材料可以分为以下三类： 维数 • （1）零维：指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗 零维：指在空间三维尺度均在纳米尺度， 原子团簇等。 粒、原子团簇等。 • （2）一维：指在空间中有二维尺度处于纳米尺度，如纳米丝、 一维：指在空间中有二维尺度处于纳米尺度，如纳米丝、 纳米棒、纳米管等。 纳米棒、纳米管等。 • （3）二维：指在空间中有一维处于纳米尺度，如超薄膜等。 二维：指在空间中有一维处于纳米尺度，如超薄膜等。
物理化学与工业催化研究所
团簇的幻数
在各种团簇的质谱分析中， 在各种团簇的质谱分析中，有 一个共同的规律： 一个共同的规律：在团簇的丰 度随着所含原子数目n 度随着所含原子数目n的增大而 缓慢下降的过程中， 缓慢下降的过程中，在某些特 定值n 定值n＝N，出现突然增强的峰 值，表明具有这些特定原子 分子） （分子）数目的团簇具有特别 高的热力学稳定性。这个数目N 高的热力学稳定性。这个数目N 就叫做团簇的Magic 就叫做团簇的Magic Number) 这种特征， 这种特征，与原子中的电子状 态，原子核中的核子状态很相 表明团簇也具有shell 似，表明团簇也具有shell structure
物理化学与工业催化研究所
C60的结构研究表明，C60是一个由 C60的结构研究表明，C60是一个由 的结构研究表明 12个五元环和20个六元环组成的 个五元环和20个六元环组成的球 12个五元环和20个六元环组成的球 32面体 它的外形酷似足球。 面体， 形32面体，它的外形酷似足球。六 元环的每个碳原子均以双键与其他 碳原子结合，形成类似苯环的结构， 碳原子结合，形成类似苯环的结构， 它的σ 不同于石墨中sp2 sp2杂化轨道 它的σ键不同于石墨中sp2杂化轨道 形成的σ 也不同于金刚石中sp3 形成的σ键，也不同于金刚石中sp3 杂化轨道形成的σ 是以sp2.28 杂化轨道形成的σ键，是以sp2.28 杂化轨道（ 成分为30％，p 30％， 杂化轨道（s成分为30％，p成分为 70％）形成的σ ％）形成的 C60中两个 中两个σ 70％）形成的σ键。C60中两个σ键 间的夹角为106 间的夹角为106o。
纳米科技的特点是它的交叉性、综合性。它是现代科学（ 纳米科技的特点是它的交叉性、综合性。它是现代科学（量子力 交叉性 介观物理、混沌物理、分子生物学等）和现代技术（ 学、介观物理、混沌物理、分子生物学等）和现代技术（计算机 技术，扫描探针显微术，电子束和电镜技术、 技术，扫描探针显微术，电子束和电镜技术、激光技术和核分析 技术等）结合的产物。纳米科技与其它学科的交叉又将引发一系 技术等）结合的产物。 列新的学科、技术、如纳米电子学、纳米生物学、纳米材料学、 列新的学科、技术、如纳米电子学、纳米生物学、纳米材料学、 和纳米机械学等。纳米材料和器件是这些分支学科的共同交点。 和纳米机械学等。纳米材料和器件是这些分支学科的共同交点。
团簇(clusters) 团簇(clusters) • 纳米粒子（nanoparticle） 纳米粒子（nanoparticle） • 一维纳米材料(1D) 一维纳米材料(1D) • 量子阱、量子线、量子点 量子阱、量子线、 • 纳米孔洞(nanopores, mesoporous) 纳米孔洞(nanopores,
物理化学与工业催化研究所
团簇(clusters) 2.1 团簇(clusters)
团簇作为一类新的化学物种，直到20世纪80年代才被发现。 20世纪80年代才被发现 团簇作为一类新的化学物种，直到20世纪80年代才被发现。
团簇是各种物质由原子， 团簇是各种物质由原子，分子向大块 是各种物质由原子 物质转变的过渡状态， 物质转变的过渡状态，团簇代表了凝 聚态物质的初始状态，是介于原子， 聚态物质的初始状态，是介于原子， 分子与宏观固体之间的物质结构的新 层次， 层次，有时被称为物质的第五态
Nanoscale Materials in Chemistry
物理化学与工业催化研究所