纳米材料的制备以及表征教学总结
纳米材料的制备以及表征教学总结
纳米材料的制备以及表征纳米科技作为21世纪的主导科学技术，将会给人类带来一场前所未有的新的工业革命。
纳米科技使我们人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子。
纳米材料是目前材料科学研究的一个热点，纳米材料是纳米技术应用的基础。
科学家们正致力于研究对纳米材料的组成、结构、形态、尺寸、排列等的控制，以制备符合各种预期功能的纳米材料。
低维纳米材料因其具有独特的物理化学特性以及在各个同领域的广泛应用而受到国内外许多科研小组的广泛关注。
钒氧化物纳米材料因为具有良好的催化性能、传感特性及电子传导特性而成为研究低维纳米材料物理化学现象的理想体系。
尤其是对钒氧化合物纳米线、纳米带、纳米管的结构与性能的研究日益深入。
另外，稀土正硼酸盐纳米材料因其独特的发光性能、电磁性能引起了广大科研小组的浓厚兴趣，是低维纳米材料领域研究的一个热点内容。
1.绪论1.1纳米材料的发展概况早在60年代，东京大学的久保良吾(Kubo)就提出了有名的“Kubo效应”，认为金属超微粒子中的电子数较少，而不遵守Femri统计，并证实当结构单元变得比与其特性有关的临界长度还小时，其特性就会发生相应的变化。
70年代末80年代初，随着干净的超微粒子的制取及研究，“Kubo效应”理论日趋完善，为日后纳米技术理论研究打下了基础。
人们对纳米颗粒的结构、形态和特性进行了比较系统的研究，描述金属微粒费密面附近电子能级状态的久保理论日趋完善，并且用量子尺寸效应成功地解释了超微粒子的某些特性[3]。
最早使用纳米颗粒制备三维块体试样的是德国萨尔兰大学教授H.Gletier，他于1984年用惰性气体蒸发、原位加压法制备了具有清洁表面的纳米晶Pd、cu、Fe等[4]，并从理论及性能上全面研究了相关材料的试样，提出了纳米晶材料的概念，成为纳米材料的创始者。
1987年美国Argon实验室sigeel博士课题组用相同方法制备了纳米陶瓷TIOZ多晶体。
纳米技术在80年代末和90年代初得到了长足发展，并逐步成为一个纳米技术体系。
纳米材料的制备及其性质表征
纳米材料的制备及其性质表征随着科学技术的不断发展，人们对于物质的理解和认知也在逐步提高。
其中，纳米材料成为研究热点之一，因其奇异的性质和广泛的应用前景备受关注。
本文将就纳米材料的制备及其性质表征进行探讨，并试图阐述其未来的发展趋势。
一、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法有多种，例如物理法、化学法、生物法等。
下面将分别进行介绍。
1. 物理法物理法是通过物理手段制备纳米材料，主要有溅射、磁控溅射、电镀、机械磨削等方法。
其中，溅射是一种应用广泛的制备方法之一，其优点是可以制备大面积、厚度均匀的纳米材料。
另外，机械磨削也是一种制备纳米材料的有效方法，其优点在于可以实现高效的机械研磨过程，从而使得纳米材料制备的效率得到提升。
2. 化学法化学法是通过化学反应制备纳米材料，主要有溶胶凝胶法、水热法、化学气相沉积法等方法。
其中，溶胶凝胶法属于一种简单有效的制备方法，其优点在于可以实现单一的化学反应步骤，从而使得纳米材料的制备成本得到降低。
3. 生物法生物法是通过生物筛选方法制备纳米材料，主要有单细胞生物学法、免疫分离法、基因工程法等方法。
其中，单细胞生物学法属于一种常用的制备方法，其优点在于可以实现高效的生物筛选过程，从而使得纳米材料的制备成本得到降低。
二、纳米材料的性质表征纳米材料具有独特的性质和特点，因此对于其性质的表征也具有一定的难度。
下面将分别介绍纳米材料的物理性质和化学性质。
1. 物理性质纳米材料的物理性质主要包括：表面积的增大、量子效应、热力学性质等。
其中，表面积的增大使得纳米材料具有更高的活性和化学反应性；量子效应使得纳米材料具有独特的光电性质和力学性质；热力学性质使得纳米材料的热扩散、热容性、热联动性等均具有明显的差异。
2. 化学性质纳米材料的化学性质主要包括：表面改性、生物活性、化学反应性等。
其中，表面改性可以改变纳米材料的表面性质，使其具有更好的机械性能和耐腐蚀性；生物活性可以使纳米材料具有生物医学应用的潜力；化学反应性可以使纳米材料具有更广泛的应用前景。
纳米材料制备技术总结
纳米材料制备技术总结姓名：学号：一、学习目的这个学期我们接触了这门新课程，通过一个学期的时间，我们对这门课程有了一定的了解和掌握。
同时在这门课的课堂上，我们也学到了很多课本上学不到的知识。
下面就说说通过上这门课学到的东西。
首先，要阐述一下学习这门课程的目的。
纳米科学技术的出现标志着人类能够能动地改造自然的能力已近延伸到原子、分子水平，标志着科学技术水平已进入一个新时代——纳米科学技术时代，也标志着人类文明从“毫米文明”、“微米文明”迈向了“纳米文明”时代。
纳米科学技术的发展将有力的推动信息、材料、能源、生命、环境、农业、国防等领域的技术创新，将导致21世纪的一次新的技术革命。
作为新时代已经将来的主力军，我们要学习好纳米技术的重要性不言而喻。
在这个科技发达，竞争异常激烈的社会上要有一席之地，我们就必须要掌握与时代同步的新型技术，从而能够更好的生存以及给这个社会带来一些贡献。
二、学习内容通过对这门课程的学习之后，我们知道了纳米材料的制备技术是指让材料的单位体积达到纳米的尺寸，并具有纳米效应和特性所使用的方法。
人们可以通过制备纳米材料达到控制和发觉材料的各种基本性质，如熔点、硬度、磁性、光学特性、导电和节电特性等。
人们可以按照自己的意愿，对纳米材料进行设计，合成具有特殊性能的新材料，如把优良的导体铜制作成“纳米铜”，使之成为绝缘体；把半导体硅制成“纳米硅”使之成为良导体；把易碎的陶瓷制作成为“纳米陶瓷”。
使之可以在室温下任意弯曲等。
因此可以通过纳米材料的纸杯使之具备其他一般材料所没有的优越性能，可以广泛的应用于电子、医药、化工、军事、航空航天等众多领域。
下面就说一下本学期学到的一些纳米材料的合成与制备方法物理制备方法机械法机械法有机械球磨法、机械粉碎法以及超重力技术。
机械球磨法无需从外部供给热能,通过球磨让物质使材料之间发生界面反应,使大晶粒变为小晶粒,得到纳米材料。
范景莲等采用球磨法制备了钨基合金的纳米粉末。
纳米材料的制备和表征
纳米材料的制备和表征一、引言纳米材料是由纳米结构单元组成的材料，其在表面积、尺寸和形状等方面具有独特的物理和化学性质。
因此，纳米材料在科学研究、工业生产和医学等领域中得到了广泛的应用。
纳米材料的制备和表征是研究这些材料的重要基础，本文将从制备和表征两个方面进行探讨。
二、制备纳米材料制备纳米材料的方法多种多样，如气相合成、物理法、化学法、生物法等。
其中，化学法是纳米材料制备中最常用的方法之一。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是通过溶液中的溶胶在温度和pH值的控制下到达凝胶状态，制备出纳米材料。
经典的方法是先通过溶胶制备出透明的凝胶，再失水和热处理，即可使凝胶转变为晶体或氧化物纳米材料。
2. 水热法水热法是以水作为介质，利用高压和高温的条件，制备出具有纳米尺寸的粒子。
其原理是在水介质中，离氧化钴（Co3O4) 元素自由态的离子环境是通过水化的方式，进一步形成超微粒子直至凝聚成为纳米级别的晶核，形成了具有纳米级别的Co3O4物质。
3. 化学沉淀法化学沉淀法是指将产物直接从无机化学反应中沉淀得到。
其制备过程是通过有机液体中添加金属离子源和还原剂，形成纳米颗粒，而后在液相中沉积形成。
三、表征纳米材料纳米材料的表征是纳米材料研究的重要环节之一，不同的表征方法可以帮助我们更好地了解纳米材料的物理和化学性质。
1. 透射电子显微镜 (TEM)透射电子显微镜是一种非常强大的表征工具，可以用于确定纳米材料的颗粒大小、形状、结构等。
其常见的技术是将纳米材料制成薄片，然后通过透射电子显微镜观察样品的内部结构。
通过改变 TEM 的操作条件，例如改变加热温度、部件导向或导向角度等，可以得到有关纳米材料增长机制的更多信息。
2. X射线衍射 (XRD)X射线衍射是一种非常常用的方法，用于确定纳米材料的晶体结构和性质，它通过测量X 光的散射，可以得到材料的晶格参数、纳米颗粒的数量和大小等信息。
通过狭缝控制 X 光束的强度和照射方向，可以获得更准确的峰应强度和更精确的格参数。
纳米制备实验报告(3篇)
第1篇一、实验名称纳米材料的制备二、实验目的1. 了解纳米材料的制备原理和方法。
2. 掌握纳米材料的制备过程及注意事项。
3. 通过实验验证制备方法的有效性，并对制备的纳米材料进行表征。
三、实验原理纳米材料是指尺寸在1-100纳米之间的材料，具有特殊的物理、化学和生物学性质。
纳米材料的制备方法主要包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、溶液法、溶胶-凝胶法等。
本实验采用溶胶-凝胶法制备纳米材料。
溶胶-凝胶法是一种通过溶胶、凝胶和干燥三个阶段制备纳米材料的方法。
其原理是将金属盐或金属氧化物溶解于溶剂中，形成溶胶，然后在一定的条件下，溶胶逐渐转化为凝胶，最终干燥得到纳米材料。
四、实验材料与仪器1. 实验材料：金属盐、金属氧化物、溶剂、催化剂等。
2. 实验仪器：磁力搅拌器、恒温水浴锅、干燥箱、电子天平、超声波清洗器、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等。
五、实验步骤1. 配制溶胶：将金属盐或金属氧化物溶解于溶剂中，加入适量的催化剂，搅拌均匀，形成溶胶。
2. 形成凝胶：将溶胶在恒温水浴锅中加热，使其逐渐转化为凝胶。
3. 干燥：将凝胶放入干燥箱中，在一定的温度下干燥，得到纳米材料。
六、实验结果与分析1. 实验结果本实验制备的纳米材料为球形，粒径约为30纳米，具有较好的分散性。
2. 分析通过SEM观察，发现制备的纳米材料为球形，粒径分布均匀。
通过XRD分析，证实了纳米材料的晶体结构。
七、实验讨论1. 溶剂的选择对纳米材料的制备影响较大，本实验中采用水作为溶剂，具有良好的效果。
2. 催化剂的选择对纳米材料的制备也有一定影响，本实验中采用碱性催化剂，有利于纳米材料的形成。
3. 干燥过程中，温度和时间的控制对纳米材料的质量有较大影响，本实验中通过实验确定最佳干燥条件。
八、实验结论本实验采用溶胶-凝胶法制备纳米材料，成功制备了球形纳米材料，粒径约为30纳米，具有较好的分散性。
实验结果表明，该方法制备纳米材料具有操作简单、成本低、易于控制等优点，适用于实验室制备纳米材料。
物理实验技术中的纳米材料制备与表征方法
物理实验技术中的纳米材料制备与表征方法纳米材料，作为当今科技领域的热门研究方向之一，具有独特的物理、化学和生物学特性，广泛应用于材料科学、能源领域、生物医学以及纳米电子等领域。
而在纳米材料的研究中，制备与表征方法则是关键的环节之一。
一、纳米材料制备方法1. 气相沉积法：气相沉积法是制备纳米材料中最常用的方法之一。
通过热蒸发、热分解、化学反应等手段，在高温高压下使原料气体发生气相反应，从而得到所需的纳米材料。
例如，热蒸发法可以用于制备纳米金属颗粒，而化学气相沉积法则适用于制备碳纳米管等。
2. 溶剂热法：溶剂热法是常用的制备纳米材料的方法之一。
该方法使用有机溶剂作为反应介质，通过溶解、加热、反应等步骤来实现纳米材料的制备。
例如，溶剂热法可以用于制备金属氧化物纳米颗粒、纳米线等。
3. 溶胶凝胶法：溶胶凝胶法是一种简单且常用的纳米材料制备方法。
该方法通过将溶胶液快速凝胶，然后通过热处理使其形成纳米颗粒或均一的纳米结构。
溶胶凝胶法可用于制备纳米氧化物、纳米薄膜等。
二、纳米材料表征方法1. 扫描电子显微镜(SEM)：SEM是一种常用的表征纳米材料形貌的方法。
通过扫描电子束在样品表面的反射或透射，可以获得高分辨率的表面形貌图像。
同时，SEM还可以进行化学成分分析，以及获取纳米颗粒的尺寸、形貌等信息。
2. 透射电子显微镜(TEM)：TEM是一种高分辨率成像技术，常用于研究纳米材料的晶体结构和晶格缺陷等性质。
通过透射电子束与样品的相互作用，可以获得纳米材料的高分辨率成像图像，以及晶格的衍射图样。
3. 原子力显微镜(AFM)：AFM是一种能够在原子尺度下进行表征的技术。
通过扫描探针在样品表面的相互作用力，可以获取纳米材料的表面形貌和力学性质等信息。
AFM广泛用于研究纳米颗粒、纳米膜、纳米生物材料等。
4. X射线衍射(XRD)：XRD是一种分析材料晶体结构和晶体缺陷的方法。
通过射入样品的X射线，利用样品晶体的衍射现象，可以获得材料的晶体结构信息、晶粒大小、晶格常数等。
微观纳米材料的制备和表征
微观纳米材料的制备和表征微观纳米材料是一种新型材料，其在能源、光电子、生物医学及水处理等领域具有广泛的应用前景。
因此，对微观纳米材料的制备和表征具有重要的科学意义和应用价值。
本文将从微观纳米材料的制备、表征以及应用等方面展开讨论。
一、微观纳米材料的制备微观纳米材料的制备方法包括物理法、化学法、生物法等多种方式。
其中，化学合成法是最常用的一种制备方法，其主要包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法、溶液中还原法等。
这些方法可以制备出具有不同形貌和尺寸的纳米材料。
例如，溶胶-凝胶法可以将硅溶胶化合物加进模板中，经过溶胶凝胶过程形成一定形貌的硅纳米材料；而水热法通过在高温高压下的水热反应制备纳米材料，可以得到具有不同形貌和尺寸的纳米晶体。
再例如，溶液中还原法是一种将金属离子还原成金属纳米颗粒的方法，通过改变反应物浓度、温度等条件可以控制其尺寸和形成态。
这些制备方法对控制纳米微观结构的形貌、尺寸和表面性质具有重要影响，从而影响其应用性能。
二、微观纳米材料的表征微观纳米材料的表征包括形貌、尺寸、结构等几个方面。
形貌的表征包括扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜等方式，可以展现出纳米材料表面的微观形态。
尺寸的表征可以通过动态光散射、拉曼光谱等手段进行测定，同时纳米材料的结构可以通过X光衍射技术等方式进行表征。
这些技术的应用使得我们可以了解纳米材料的微观结构和表面性质，从而更好地控制和优化微观纳米材料的制备过程和性质。
三、微观纳米材料的应用由于微观纳米材料的小尺寸和巨大比表面积，具有比常规材料更加显著的物理、化学特性，因此在能源、光电子、生物医学、水处理等领域具有广泛的应用前景。
例如，在能源领域中，微观纳米材料用作太阳能电池、锂离子电池、催化剂等方面已显示出应用潜力。
在生物医学领域中，则可以用作靶向治疗、药物输送、细胞成像等方面。
此外，微观纳米材料的应用还可以扩展到环保领域，例如水处理领域中应用微观纳米材料，一方面在净水和废水处理中显示许多良好性能，另一方面也能够有效地去除重金属、有机污染物等有害物质。
纳米材料的制备与表征
纳米材料的制备与表征纳米材料是指颗粒尺寸在纳米尺度（1 nm = 10^-9 m）范围内的物质，具有独特的物理、化学和生物学性质。
纳米材料的制备与表征是纳米科学与技术的关键环节，它们决定了纳米材料的性能和应用。
一、纳米材料的制备技术纳米材料的制备技术包括物理法、化学法和生物法等多种方法。
物理法利用物理原理来制备纳米材料，如凝固法、气相法等。
凝固法通过快速凝固来制备纳米材料，其中最常见的方式是溶液凝胶法。
气相法则通过在高温条件下使气体变为固体来制备纳米材料。
化学法则是利用化学反应来制备纳米材料，如溶胶凝胶法和溶剂热法等。
溶胶凝胶法是将溶胶中的成分进行聚集形成凝胶，再通过热处理使凝胶形成纳米材料。
溶剂热法则是将溶剂中溶解的物质通过热分解或沉淀来制备纳米材料。
生物法是利用生物体或生物大分子来合成纳米材料，如生物合成法、基因工程法等。
生物合成法通过细菌、酵母、植物等生物体产生的代谢产物合成纳米材料，基因工程法则是通过基因技术改造生物合成纳米材料。
二、纳米材料的表征技术纳米材料的表征技术是研究纳米材料中结构、形态和物性的关键手段。
常用的纳米材料表征技术包括透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等。
透射电子显微镜是一种观察纳米材料内部结构的高分辨率显微镜。
它利用电子束通过样品，可以观察到纳米尺度下的原子排布、晶体结构等信息。
扫描电子显微镜则是用来观察纳米材料表面形貌的显微镜，它通过扫描样品表面的电子束反射信号来形成显微图像。
X射线衍射则是一种用来研究纳米材料晶体结构的方法，通过测量材料对入射X射线进行衍射的角度和强度信息，可以得到材料的晶体结构和晶胞参数等信息。
拉曼光谱是一种分析纳米材料分子振动和晶格振动的方法，通过测量样品在激发光照射下产生的散射光谱，可以获得纳米材料的分子结构和晶格结构等信息。
三、纳米材料的应用纳米材料的独特性质使其在多个领域具有广泛的应用前景。
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纳米材料的制备以及表征纳米科技作为21世纪的主导科学技术，将会给人类带来一场前所未有的新的工业革命。
纳米科技使我们人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子。
纳米材料是目前材料科学研究的一个热点，纳米材料是纳米技术应用的基础。
科学家们正致力于研究对纳米材料的组成、结构、形态、尺寸、排列等的控制，以制备符合各种预期功能的纳米材料。
低维纳米材料因其具有独特的物理化学特性以及在各个同领域的广泛应用而受到国内外许多科研小组的广泛关注。
钒氧化物纳米材料因为具有良好的催化性能、传感特性及电子传导特性而成为研究低维纳米材料物理化学现象的理想体系。
尤其是对钒氧化合物纳米线、纳米带、纳米管的结构与性能的研究日益深入。
另外，稀土正硼酸盐纳米材料因其独特的发光性能、电磁性能引起了广大科研小组的浓厚兴趣，是低维纳米材料领域研究的一个热点内容。
1.绪论1.1纳米材料的发展概况早在60年代，东京大学的久保良吾(Kubo)就提出了有名的“Kubo效应”，认为金属超微粒子中的电子数较少，而不遵守Femri统计，并证实当结构单元变得比与其特性有关的临界长度还小时，其特性就会发生相应的变化。
70年代末80年代初，随着干净的超微粒子的制取及研究，“Kubo效应”理论日趋完善，为日后纳米技术理论研究打下了基础。
人们对纳米颗粒的结构、形态和特性进行了比较系统的研究，描述金属微粒费密面附近电子能级状态的久保理论日趋完善，并且用量子尺寸效应成功地解释了超微粒子的某些特性[3]。
最早使用纳米颗粒制备三维块体试样的是德国萨尔兰大学教授H.Gletier，他于1984年用惰性气体蒸发、原位加压法制备了具有清洁表面的纳米晶Pd、cu、Fe等[4]，并从理论及性能上全面研究了相关材料的试样，提出了纳米晶材料的概念，成为纳米材料的创始者。
1987年美国Argon实验室sigeel博士课题组用相同方法制备了纳米陶瓷TIOZ多晶体。
纳米技术在80年代末和90年代初得到了长足发展，并逐步成为一个纳米技术体系。
1990年7月，第一届国际纳米科技会议在美国巴尔的摩召开，标志着纳米科学技术的正式诞生;正式提出了纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学和纳米机械学的概念。
1994年至今，纳米材料的研究特点在于按人们的意愿设计、组装和创新新的体系，即以纳米颗粒、纳米线和纳米管为基本单元在一维、二维、三维空间组装纳米结构体系。
纳米技术己成为获得材料特殊性能的重要途径，此外由于纳米材料电磁性能的改变及比表面积的增加，已成为开发隐形材料、催化剂、磁性材料的重要手段。
同时，纳米技术也是未来信息技术希望之所在。
应用纳米技术电路或仅靠单个原子、分子改变位置或开关就能用于储存信息，这样便可以大大提高芯片的集成度，使得万亿次计算机成为可能。
因此，信息技术将是纳米技术的最大受益者之一。
科学家甚至发明了原子开关，使单个氛原子在电脉冲作用下移动而控制电流，构成原子开关。
如果使这项技术达到应用阶段，必将引起一次微电子革命。
将它应用于计算机芯片，定能低耗和提高运行速度。
从纳米技术发展的历史可以看出，它经历了一个由不自觉到自觉，由预测到实际研究，由分散研究到有系统地整体研究的转变，这种转变反映出了纳米技术体系从形成到进一步发展的系统框架。
纳米技术的发现，使我们能够在一个全新的纳米尺寸范围内研究物质，而不必将宏观物质分解成单个原子进行。
但是如何找到改变非常有限原子即能明显改变其性能的方法，目前还不成熟。
科技界认为，纳米技术是人类认识和改造世界能力的重大突破，将引发下一场新的技术革命和产业革命。
这场技术革命的广阔性和深入性完全可以与以往几次技术革命相媲美，特别是纳米材料及纳米技术与信息技术的相互推动，以及小型化的扩展趋势，将成为纳米技术产业化的强劲潮流。
正如美国BIM公司首席科学家阿莫斯特朗所说:“正像70年代微电子技术引发了信息革命一样，纳米科学技术将成为下世纪信息时代的核心。
美国《时代》周刊曾把纳米技术选定为“今后十年最可能使人类发生巨大变化的十项技术之一。
简而言之，纳米技术的诞生和发展开辟了人类认识世界的新层次，使人类改造自然的能力直接延伸到原子和分子，探微索隐，入木三分，实现生产方式的质的飞跃，同时也标志着人类的科学技术又进入一个崭新的时代。
著名科学家钱学森也预言:“纳米和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将是21世纪又一次产业革命”。
纳米新科技将成为21世纪科学的前沿和主导科学。
1.2纳米材料的基本物理效应当微粒尺寸为纳米量级(l刊nr~loomn)时，微粒和它们构成的纳米固体具有一些特殊特性。
1.2.1小尺寸效应当纳米微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，非晶态纳米微粒的表面层附近的原子密度减小，导致声、光、电、磁、热力学等方面的物理特征发生改变。
出现光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子体共振频移;磁有序态转为无序态;超导相转化为正常相;声子谱发生改变等。
例如，当纳米尺度的强磁性颗粒的粒径为单磁畴临界尺寸时，具有很高的矫顽力，可制成磁性信用卡、磁性钥匙、磁性液体等，广泛应用于电声器件、阻尼器件、旋转密封、润滑、选矿等领域。
又如利用等离子共振频率随颗粒尺寸变化的性质，通过改变颗粒尺寸，控制吸收边的位移，制造具有一定频宽的微波吸收纳米材料，用于电磁屏蔽、隐性武器装备等。
1.2.2表面效应表面效应是指纳米粒子半径发生变化引起表面原子百分比发生变化，从而导致粒子的性质发生变化。
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。
随着粒径减小，纳米粒子的表面原子数与总原子数之比急剧增大，表面原子数迅速增加。
这是由于粒径小，表面积急剧变大所致。
比表面越大，使处于表面的原子数越来越多，同时表面能迅速增加。
由于表面原子数增多，原子配位数不足以及高的表面能，表面具有未饱和键、悬空键的特殊电子结构，使这些表面原子具有高度不饱和性和高的化学反应活性，极不稳定，很容易与其它原子结合。
引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化以及纳米微粒表面原子输运和构型的变化。
超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的，若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒(直径为Zunl)进行电视摄像，实时观察发现这些颗粒没有固定的形态，它既不同于一般固体，又不同于液体，是一种准固体。
在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了”沸腾”状态，尺寸大于10unl后才看不到这种颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。
1. 2.3宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应，这是由微观粒子的量子波动性引起的。
近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。
早期曾用来解释超细镍微粒在低温继续保持超顺磁性。
量子尺寸效应、隧道效应是未来微电子器件的基础，确定了现有微电子器件进一步微型化的极限。
若使微电子器件进一步细微化时就必须考虑量子效应。
目前研制的量子共振隧道晶体管就是利用量子效应制成的新一代器件。
1. 2.4介电限域效应介电限域是纳米微粒分散在异质介质中由于界面引起的体系介电增强的现象，这种介电增强通常称为介电限域，主要来源于微粒表面和内部局域场的增强。
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，这就导致微粒表面和内部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。
当纳米材料与介质的介电常数值相差较大时，便产生了明显的介电限域效应。
一般来说，过渡族金属氧化物和半导体微粒都可能产生介电限域效应。
纳米微粒的介电限域效应对光吸收、光化学、非线性光学等会有重要的影响。
因此，我们在分析纳米材料光学现象时，不仅要考虑量子尺寸效应，而且要考虑介电限域效应。
上述小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、量子隧道效应及介电限域效应都是纳米微粒与纳米固体的基本特征，它使纳米微粒和纳米固体呈现出许多奇异的物理、化学性质，出现一些反常现象。
如尺寸在10~15nml的Ag微粒电阻突然升高，失去金属的特征，变成了非导体;常规的α-Ti是典型的六角密堆积结构，而几个纳米的α-Ti是面心立方结构;化学上，铂是一种惰性金属，而制成纳米微粒(铂黑)后却成为活性极好的催化剂。
2.纳米材料的制备方法纳米材料在各个学科领域的应用都十分广泛，必然会出现更新更好的制备方法，能在结构、组成、排布、尺寸、取向等方面有更大的突破，制备出更适合各领域发展需要并具有更多预期功能的纳米材料。
因此纳米材料的制备技术在当前纳米材料的科学研究中占据极其重要的地位。
纳米材料的制备方法很多，分类也各不相同，关键是控制颗粒的大小和获得较窄的粒度分布，所需的设备也尽可能结构简单、易于操作。
制备要求一般要达到表面洁净、粒子的形态和粒径、粒度分布可控，易于收集、有较好的稳定性、产率高等方面。
从理论上讲，任何物质都可以从块体材料通过超微化或从原子、分子凝聚而获得纳米粒子。
纳米材料制备方法很多，按制备体系和形态分为固相法、液相法和气相法，按反应性质又分为物理法、化学法、综合法。
不论采取何种方法，根据晶体生长规律，都需要在制备过程中增加成核、抑制或控制生长过程，使产物符合要求，成为所需的纳米材料。
纳米微粒结构的分析、物性的研究、应用和开发都须按一定的要求制备出可靠的纳米微粒所以在材料研究中占有重要的地位。
下面简单介绍纳米材料的制备方法。
2.1液相法(1)水热法高温高压下在水溶液中反应，再经分离以后处理得到纳米粒子。
通常是在特别的反应器(高压釜)中，采用水作为反应体系，通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度)，在反应体系中产生高压环境而进行无机合成与材料制备。
其中水作为液态或气态下传递压力的媒介。
该方法工艺流程简单，条件温度易控制，适于纳米金属氧化物和金属复合氧化物陶瓷粉体的制备。
(2)沉淀法沉淀法是指包括一种或多种离子的可溶性盐溶液，当加入沉淀剂(如oH-，C2O42-等)于一定温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中析出，将溶剂和溶液中原有的阳离子洗去，经热解或热脱即得到所需的氧化物粉料.，沉淀法包括共沉淀法、直接沉淀法、均相沉淀法等。
(3)溶胶—凝胶法溶胶—凝胶法是指前驱物质(水溶性盐或油溶性醇盐)溶于水或有机溶剂中形成均质溶液，溶质发生水解反应生成纳米级的粒子并形成溶胶，溶胶经蒸发干燥转变为凝胶，该法为低温反应过程，允许掺杂大剂量的无机物和有机物，可以制备出许多高纯度和高均匀度的材料，并易于加工成型。
其优势在于从过程的初始阶段就可在纳米尺度上控制材料结构。
该法具有在低温下制备纯度高、粒径分布均匀，能制得化学活性大，单组分或多组分分级混合物的优点。