单粒子散射体系中纳米颗粒动力学分析综述
晶种法制备单分散的金纳米粒子及光学性能研究
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２１ ０ ０年 １ｏ ｓ Ｍ ｅａ ｓ ｅ ｉｕ ｔｌ
Ｎｏ ． ２ ０ ｖ ０１ Ｖｏ ． １ ３１． ． Ｎｏ ４
晶种 法 制备 单 分 散 的金 纳 米 粒 子及 光 学 性 能 研 究
高燕红 ，张念椿 ，冯 炫 ，刘应 亮¨
了单 分散 性 、 粒径 小的胶 体 金 。通过 晶种 生长 法 ， 在反 应 中加入 Ｐ Ｐ试 剂 ， Ｖ 用抗 坏血 酸做 还原 剂 ， 制 备 了单分散 的金 纳米棒 。结果 表 明 ， Ｖ Ｐ Ｐ试 剂 对金 纳米 粒子 的形 貌有 重要 的 影响 ； 加入 Ｐ Ｐ试剂得 Ｖ 到 的金 纳米粒 子 （ 体金 和 金 纳米棒 ） 散性 好 ， 明显 的 团聚现 象 。应 用透射 电镜 ， 胶 分 无 纳米 粒度 分析
纳米颗粒的物理特性介绍
磁学性能
矫顽力
纳米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常 出现高的矫顽力Hc。对于纳米微粒具有高矫 顽力的起源有两种解释： （1）一致转动模式（2）球链反转磁化模式
一致转动磁化模式基本内容是：当粒
子尺寸小到某一尺寸时．每个粒子就是一个单 磁畴，例如Fe和Fe3O4单磁畴的临界尺寸分别 为12nm和40nm。
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光学性能
宽频带强吸收
大块金属具有不同颜色的光泽，表明它们对可 见光范围各种颜色（波长）的反射和吸收能力不同， 而当尺寸减小到纳米级时各种金属纳米微粒几乎都 呈黑色，它们对可见光的反射率极低，例如铂金纳 米粒子的反射率为l%，金纳米粒子的反射率小于10 ％。这种对可见光低反射率，强吸收率导致粒子变 黑。
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光学性能
决定了材料的吸收系数，粒径越小， |U(0)|2越大， f微晶 /V也越大，则激子带的吸 收系数随粒径下降而增加，即出现激子增 强吸收并蓝移，这就称作量子限域效应。 纳米半导体微粒增强的量子限域效应使它 的光学性能不同于常规半导体。
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光学性能
纳米微粒的发光
当纳米微粒的尺寸小到一定值时，可在一定波 长的光激发下发光。但对于发光原因的解释不尽统 一，且依据不同物质有所不同。如： • 硅纳米微粒发光，Tabagi 认为是载流子的量子限 域效应引起的；Brus则认为是硅粒径小到某一程度 时，结构的平移对称性消失，导致发光。 • 掺Cd SexS1-x纳米微粒玻璃在530nm波长光的激发 下会发射荧光，是因为半导体具有窄的直接跃迁的 带隙，在光激发下电子容易跃迁引起发光。
对纳米微粒吸收带“蓝移”的解释有几种说 法，归纳起来有两个方面：
一是量子尺寸效应，由于颗粒尺寸下降能隙 变宽,这就导致光吸收带移向短波方向。Ball等 对这种蓝移现象给出了普适性的解释：已被电 子占据分子轨道能级与未被占据分子轨道能级 之间的宽度(能隙)随颗粒直径减小而增大，这 是产生蓝移的根本原因。这种解释对半导体和 绝缘体都适用。
纳米银颗粒在不同溶液中的聚集动力学
纳米银颗粒在不同溶液中的聚集动力学张强【摘要】采用Tollens还原反应用柠檬酸钠做分散剂制备了纳米银粒子(AgNP).利用透视电子显微镜(TEM)及动态光散射法(DLS)对纳米银的形貌、粒径分布及在不同盐溶液中的平均粒径进行了表征;同时采用TR-DLS技术对纳米银在不同自然水体中的聚集动力学进行了研究.结果表明:以柠檬酸钠为分散剂的纳米银主要呈球形,平均粒径为30 nm;实验表明,纳米银在海水中的聚集速率最快,在地下水中次之,在地表淡水中聚集速率最小.本研究对纳米银在环境水体中的环境危害评估有重要的借鉴意义.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2013(041)017【总页数】3页(P78-79,82)【关键词】纳米银;Tollens法;聚集动力学;聚集速率【作者】张强【作者单位】济南化工厂,山东济南250001【正文语种】中文【中图分类】O614.122统计数据表明，近些年，纳米银粒子(AgNP)被广泛应用于抗菌材料领域［1－9］。
纳米银材料已经占纳米材料市场总份额的23%以上［8］。
目前研究表明，制备AgNP的方法有化学还原法、生物法、及物理法等。
其中，化学还原法被广泛应用于科学研究及工业化生产等领域。
在化学还原法中，Tollens法因其简单的合成步骤及其环境友好性被广泛使用。
常用的纳米银稳定剂包含十二烷基硫酸钠(SDS)、吐温80(Tween－80)，聚乙烯吡咯烷酮等作为分散剂常为Tollens法采用［10－11］。
本研究采用柠檬酸盐作为分散剂，柠檬酸盐的还原性有助于Tollens反应的进行，且其具有便宜易得及良好的生物降解性等优点。
作为有效的抗菌纳米材料，释放到环境中的纳米银的毒性与其物理化学性质如表面电荷与颗粒大小直接相关［10－15］，因此，研究纳米银颗粒的聚集动力学对其颗粒粒径的预测有重要意义。
虽然已有大量文献研究了纳米银在不同电解质中的聚集速率，但是，对于纳米银在不同自然水体中的聚集动力学的研究报道却一直很少。
纳米粒子形成动力学原理揭示
纳米粒子形成动力学原理揭示纳米粒子是指直径在1到100纳米之间的微小颗粒，具有独特的物理、化学和生物特性。
随着纳米科技的迅速发展，人们对纳米粒子的形成过程以及其动力学原理的研究也越来越深入。
本文将揭示纳米粒子形成动力学原理，并讨论其在材料科学、生物医学和环境科学等领域中的应用。
首先，纳米粒子的形成是由于原子或分子在特定条件下通过凝聚作用形成较大的团簇。
在物理化学中，凝聚作用是指原子或分子通过静电引力、范德华力、极性相互作用、溶剂效应或表面张力等相互作用力的作用下，从分散态聚集到具有一定尺寸和形态的团簇。
纳米粒子的形成通常由凝聚作用主导，并在一定范围内受到核聚变、核聚变、凝结、溶解、表面重铸、晶化等过程的影响。
其次，纳米粒子的形成动力学涉及到原子或分子间的动态过程和能量变化。
在纳米粒子形成过程中，从初始状态到稳定态的转变是一个非常复杂的过程，涉及到原子或分子的聚集、扩散、重排和重组等多个步骤。
这些步骤的速率和能量变化对于纳米粒子的形成有着重要影响。
例如，纳米粒子形成的动力学过程可以通过温度、压力、溶液浓度、反应时间等因素来调控，以实现对纳米粒子尺寸、形态和晶体结构的精确控制。
纳米粒子形成动力学原理的揭示不仅有助于深入理解纳米颗粒的物理化学性质，还为纳米材料的设计和应用提供了理论基础。
在材料科学领域，通过控制纳米粒子的形成动力学过程，可以制备出具有优异性能的功能材料。
例如，纳米粒子可以用作催化剂，通过调控其尺寸和形态，可以提高催化反应的效率和选择性。
在生物医学领域，纳米粒子可以被用作药物传递系统，通过调控纳米粒子的表面性质和尺寸，可以实现药物的高效传递和靶向释放，从而提高药物疗效和减少副作用。
在环境科学领域，纳米粒子可以用于环境污染物的吸附和去除，通过控制纳米粒子的表面化学性质和吸附能力，可以有效清除水体和空气中的有害物质。
然而，纳米粒子的形成动力学还存在一些挑战和问题需要解决。
首先，纳米粒子的合成方法目前仍然较为复杂和不稳定，需要进一步改进和优化。
纳米颗粒在流体中的输运与沉积行为
纳米颗粒在流体中的输运与沉积行为引言纳米颗粒近年来因其独特的物理、化学和生物学特性，引起了广泛的研究兴趣。
然而，纳米颗粒在流体中的输运与沉积行为对于其应用和环境影响具有重要意义。
本文将探讨纳米颗粒在流体中的输运机制和沉积行为，并分析其对环境和人体的潜在风险。
纳米颗粒的输运机制纳米颗粒在流体中的输运受到多种因素的影响，包括颗粒尺寸、形状、表面性质、流体介质和周围环境条件等。
纳米颗粒的输运机制可以分为扩散、沉降、浮力和电动力等。
1. 扩散纳米颗粒在流体中的扩散是由于热力学驱动力引起的。
根据爱因斯坦关系可以得到纳米颗粒的扩散系数与温度、流体介质的粘度和颗粒尺寸有关。
较小的纳米颗粒由于受到布朗运动的影响更明显，在流体中的扩散速率更快。
2. 沉降纳米颗粒在重力和阻尼力的作用下，向下沉积。
根据斯托克斯定律，纳米颗粒的沉降速度与颗粒直径、流体介质的密度和黏度有关。
较大的纳米颗粒在流体中的沉降速度更快。
3. 浮力纳米颗粒在流体中受到浮力的作用。
当纳米颗粒的密度小于流体介质的密度时，纳米颗粒会上浮；当纳米颗粒的密度大于流体介质的密度时，纳米颗粒会下沉。
浮力对于较轻的纳米颗粒更显著。
4. 电动力纳米颗粒在带电的情况下会受到电动力的影响。
根据库伦定律，带电的纳米颗粒在带电场的作用下会发生迁移和聚集现象。
纳米颗粒的沉积行为纳米颗粒在流体中的沉积行为不仅与颗粒的输运机制相关，还受到表面性质、流体流动条件和周围环境的影响。
1. 沉积机制纳米颗粒在流体中的沉积机制可以分为惯性沉积、扩散沉积和沉降沉积三种。
•惯性沉积是由于惯性作用引起的，主要发生在高速流动条件下。
颗粒在流体中具有惯性，流体速度突然改变或流动方向改变时，颗粒会沉积到边界面或障碍物上。
•扩散沉积是由于纳米颗粒的扩散引起的。
纳米颗粒在流体中扩散到边界面或障碍物上，然后沉积下来。
•沉降沉积是由于纳米颗粒在重力作用下沉降到底部或其他固体表面。
2. 表面性质纳米颗粒的表面性质对其在流体中的沉积行为起着重要作用。
纳米粒子的单分散指数
纳米粒子的单分散指数纳米粒子的单分散性是指纳米粒子在大小、形状和结构上的分布均匀性。
单分散指数是用来衡量纳米粒子单分散性的一个指标。
在纳米科学和纳米技术领域，纳米粒子的单分散性是非常重要的，因为它对纳米粒子的性质和应用有着重要的影响。
首先，纳米粒子的单分散性对纳米粒子的大小分布有着直接的影响。
单分散的纳米粒子大小分布窄，即纳米粒子的大小相对集中，这样可以确保纳米粒子之间的大小差异较小，从而保证纳米粒子的性质和性能的一致性。
相反，如果纳米粒子的大小分布宽，即纳米粒子的大小差异较大，那么不同纳米粒子之间的性质和性能将有很大的差异，这对一些需要精确控制大小的纳米材料应用来说是非常不利的。
其次，纳米粒子的单分散性对纳米粒子的形状分布也有重要影响。
单分散的纳米粒子形状分布集中，即纳米粒子的形状相对一致，这可以确保纳米粒子具有更加统一的结构和形态特征。
相反，如果纳米粒子的形状分布宽，即纳米粒子的形状差异较大，那么不同纳米粒子之间的结构和形态特征将会存在较大的差异，这对一些需要具有精确结构和形态的纳米材料应用来说也是非常不利的。
另外，纳米粒子的单分散性对纳米粒子的结构分布也具有重要影响。
单分散的纳米粒子结构分布集中，即纳米粒子的结构相对一致，这可以确保纳米粒子具有更加统一的化学组成和晶体结构。
相反，如果纳米粒子的结构分布宽，即纳米粒子的化学组成和晶体结构差异较大，那么不同纳米粒子之间的化学和物理性质将会存在很大差异，这对一些需要具有精确化学组成和晶体结构的纳米材料应用来说同样是非常不利的。
要提高纳米粒子的单分散性，可以采取一些方法和技术。
其中，最为常用的方法是通过化学合成控制纳米粒子的生长过程，以实现其大小、形状和结构的精确控制。
例如，可以通过调控反应物浓度、反应温度、反应时间和添加相应的表面活性剂等手段来控制纳米粒子的生长过程。
此外，还可以采用一些物理方法，如超声波辐照、高能球磨和激光脉冲等，来改变纳米粒子的大小、形状和结构。
纳米颗粒的物理特性介绍
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纳米微粒一般为球形或类球形，除了球形 外，纳米微粒还具有各种其他形状，这些 形状的出现与制备方法密切相关。
例如： • 由气相蒸发法合成的铬微粒，当铬粒子尺寸 小于 20nm时，非球形，并形成链条状连结在— 起。-Cr粒子的二维形态为正方形或矩形 ； • 镁的纳米微粒呈六角条状或六角等轴形。 • Kimoto 和Nishida观察到银的纳米微粒具有五 边形10面体形状。
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表面活性及敏感特性
随纳米微粒粒径减小，比表面积增大，表面原子 数增多及表面原子配位不饱和性，导致大量的悬键 和不饱和键等，这就使得纳米微粒具有高的表面活 性。用金属纳米微粒作催化剂时要求它具有高的表 面活性，同时还要求提高反应的选择性。金属纳米 微粒粒径小于5nm时，使催化活性和反应的选择性 呈特异性行为。
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光学性能
决定了材料的吸收系数，粒径越小， |U(0)|2越大， f微晶 /V也越大，则激子带的吸 收系数随粒径下降而增加，即出现激子增 强吸收并蓝移，这就称作量子限域效应。 纳米半导体微粒增强的量子限域效应使它 的光学性能不同于常规半导体。
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光学性能
纳米微粒的发光
当纳米微粒的尺寸小到一定值时，可在一定波 长的光激发下发光。但对于发光原因的解释不尽统 一，且依据不同物质有所不同。如： • 硅纳米微粒发光，Tabagi 认为是载流子的量子限 域效应引起的；Brus则认为是硅粒径小到某一程度 时，结构的平移对称性消失，导致发光。 • 掺Cd SexS1-x纳米微粒玻璃在530nm波长光的激发 下会发射荧光，是因为半导体具有窄的直接跃迁的 带隙，在光激发下电子容易跃迁引起发光。
• 纳米微粒颗粒小；
• 表面能高、比表面原子数多； • 表面原子近邻配不全，活性大； • 体积远小于大块材料； • 纳米粒子熔化时所需增加的内能 小。
单分散PMMA微球制备及各因素对单分散性、粒径的影响（毕业论文doc#..
单分散PMMA 微球制备及各因素对单分散性、粒径的影响摘要单分散聚合物微球是一种新兴的高分子材料，它的玻璃转变温度较高，难成膜。
它以其优良的性能和广泛的用途备受关注。
聚合物微球的制备方法主要有乳液聚合、悬浮乳液聚合和分散聚合。
不同的聚合方法，可以得到不同粒径的微球，从几百纳米到几百微米。
传统乳液聚合中除了需要单体、引发剂外还需要加入乳化剂。
本实验基于传统乳液聚合的方法研究了合成单分散聚甲基丙烯酸甲酯聚合微球过程中单体、乳化剂、引发剂的量对聚甲基丙烯酸甲酯粒径及分散性的影响。
本文着重研究了合成单分散聚甲基丙烯酸甲酯过程中，单体、乳化剂、引发剂的量对聚甲基丙烯酸甲酯粒径及分散性的影响。
关键字：传统乳液聚合；甲基丙烯酸甲酯；激光粒度分析；粒径；单分散性。
MONODISPERSE PMMA MICROSPHERES PREPAREING AND INFLUENCING FACTOR INCLUDING MONOMER、EMULSIFIER AND INITIATOR Abstract Monodisperse polymer microspheres is a new polymer materials which hashigher glass transition temperature and difficult to film. It is paid much attentionbecause of excellent performance and wide range of use. A lot of methods havebeen used to synthesize polymer microspheres with different diameters such asemulsion polymerization suspension emulsion and dispersion et al. Emulsifiersare usually used in traditional emulsion polymerization in addition to initiator.Several influencing factor including monomer emulsifier and initiator werestudied based on traditional emulsion polymerization. The particles’ size andmonodispersity of PMMA were analyzed through Laser particle size analyzer.Keyword ：Traditional emulsion polymerization Methyl methacrylate Laser particle size analyzer Diameter monodispersity. 目录摘要 (I)Abstract (II)第 1 章绪论.......................................................................................................................... 1 1.1 单分散聚合物微球的概述..................................................................................... 1 1.2 单分散聚合物微球的应用..................................................................................... 1 1.3 单分散聚合物微球的制备方法............................................................................. 3 1.4 课题所研究内容..................................................................................................... 7第 2 章实验用品及方法...................................................................................................... 8 2.1实验方法简介......................................................................................................... 8 2.2 实验药品介绍......................................................................................................... 8 2.3 实验试剂的选用..................................................................................................... 9 2.4 实验设备选用....................................................................................................... 10 2.5 实验装置................................................................................................................11 2.6 实验操作............................................................................................................... 12 2.7 实验后续表征......................................................................................................... 12第 3 章实验及表征............................................................................................................ 13 3.1 单体的影响............................................................................................................. 13 3.1.1 对粒径及单分散性的影响........................................................................... 13 3.1.2 对转化率的影响........................................................................................ 14 3.2 引发剂的影响....................................................................................................... 15 3.2.1 对粒径和分散性的影响............................................................................ 15 3.2.2 对转化率的影响........................................................................................ 17 3.3 乳化剂的影响....................................................................................................... 18 3.3.1 对粒径和单分散性的影响........................................................................ 18 3.3.2 对转化率的影响........................................................................................ 20结论........................................................................................................................................ 22致谢........................................................................................................................................ 23参考文献................................................................................................................................ 24 第1章绪论1.1 单分散聚合物微球的概述单分散聚合物微球Monodispersed Polymeric Mierospheres泛指粒子外观，如形态尺寸等都均匀一致的聚合物微球体，因此，它又被称均一尺寸的聚合物微球Monosized Polymer Particles or uniform latex Particles。
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单粒子散射体系中纳米颗粒动力学分析综
述
在纳米科学与纳米技术领域，单粒子散射体系中纳米颗粒动力学分析是一个重要的研究课题。
散射现象广泛存在于自然界和人工系统中，了解单粒子在散射体系中的动力学行为对于认识物质的性质、优化材料设计以及开发纳米技术具有重要意义。
本文将对单粒子散射体系中纳米颗粒动力学分析的相关研究进行综述。
首先，我们需要了解什么是纳米颗粒。
纳米颗粒是具有纳米级别尺寸的微观粒子，其尺寸介于1到100纳米之间。
纳米颗粒的特殊尺寸效应使其具有许多与体材料不同的性质，如量子尺寸效应、表面效应和体积效应等。
因此，研究纳米颗粒的动力学行为对于理解和利用纳米材料具有重要意义。
在单粒子散射体系中，我们关注的是当单个纳米颗粒与外界相互作用时的动力学过程。
这些相互作用可以包括颗粒与流体介质的相互作用、颗粒与其他颗粒的相互作用以及颗粒与外加场的相互作用等。
通过对散射过程中颗粒的运动轨迹、速度变化等进行分析，我们可以揭示纳米颗粒的运动规律和物理特性。
在研究单粒子散射体系中纳米颗粒的动力学行为时，常用的方法包括粒子动力学模拟、计算流体力学和实验观测等。
其中，粒子动力学模拟是一种基于牛顿运动定律和相互作用势能函数的计算方法，可以模拟颗粒的运动轨迹和速度变化。
这种方法可以通过调节模拟参数来研究颗粒在不同环境下的动力学行为，对研究颗粒之间相互作用以及纳米颗粒在纳米流体中的扩散、聚集等过程具有重要价值。
另一种方法是计算流体力学，它基于Navier-Stokes方程和连续介质力学原理，通过数值模拟来研究流体介质中的粒子运动。
这种方法可用于研究纳米颗粒在流体中的扩散、悬浮态和流动等动力学行为。
计算流体力学方法在研究颗粒在不同流体介质中的输运性质和聚集现象方面具有广泛的应用。
此外，实验观测也是研究单粒子散射体系中纳米颗粒的重要手段。
通过显微镜观察、拉曼光谱、动态光散射等实验技术，我们可以对纳米颗粒的运动行为进行实时观测和定量分析。
这些实验技术不仅可以揭示纳米颗粒的动力学行为，还可以探索纳米颗粒在生物医学、环境科学和能源材料等领域中的应用。
在实际应用中，单粒子散射体系中纳米颗粒的动力学分析对于材料设计
和纳米技术的发展具有重要意义。
通过研究纳米颗粒在散射体系中的运动规
律和相互作用，我们可以优化纳米材料的性能，设计出更具应用潜力的材料。
例如，在药物输送系统中，研究纳米颗粒在生物体内的散射行为可以优化药
物的释放速率和靶向性，提高治疗效果。
在能源材料领域，研究纳米颗粒在
散射体系中的动力学行为可以改善储能材料的充放电效率和循环稳定性，推
动电池等设备的性能提升。
总结来说，单粒子散射体系中纳米颗粒动力学分析是纳米科学与纳米技
术研究的重要方向之一。
通过粒子动力学模拟、计算流体力学和实验观测等
方法，我们可以揭示纳米颗粒在散射体系中的运动规律和相互作用，为材料
设计和纳米技术发展提供指导。
值得注意的是，虽然我们在本文中没有针对
具体的研究案例进行讨论，但是该领域有许多相关研究正在进行，未来会有
更多新的发现和进展出现。