纳米材料的物理化学性能
纳米材料的物理性质和应用
纳米材料的物理性质和应用纳米材料指的是具有纳米级尺寸（一纳米等于十亿分之一米）的材料，它们具有独特的物理性质和广泛的应用前景。
本文将探讨纳米材料的物理性质及其在各个领域中的应用。
一、纳米材料的物理性质1. 表面效应纳米材料的比表面积远大于其体积，这使得纳米材料具有显著的表面效应。
例如，纳米颗粒在化学反应中的活性比宏观颗粒高出数倍，这是因为更多的原子或分子位于表面，使其更易于与其他物质接触和反应。
2. 尺寸效应纳米材料的尺寸与宏观材料相比更小，因此纳米材料的电子、光学和磁学性质发生了显著变化。
例如，金属纳米颗粒的表面等离子体共振现象使其具有优异的光学性能，可以应用于传感器、光学器件等领域。
3. 量子尺寸效应当纳米材料的尺寸接近或小于其波长或布洛赫波长时，量子效应开始显现。
例如，纳米晶体在光谱吸收和发射方面表现出离散的能级，这对于光电器件的设计和制造具有重要意义。
4. 界面效应纳米材料中存在着大量的界面和晶界，这些界面对材料的性能有重要影响。
例如，纳米材料的晶界可以增强材料的强度和硬度，提高材料的韧性和塑性。
二、纳米材料的应用1. 催化剂纳米材料由于其高比表面积和特殊物理化学性质，被广泛应用于催化剂领域。
纳米催化剂具有高活性、高选择性和高稳定性等特点，在化学反应和能源转换中发挥着重要作用。
例如，纳米金属颗粒作为催化剂可以提高化学反应的反应速率和产物收率。
2. 电子器件纳米材料在电子器件中具有广泛的应用，如纳米晶体管、纳米传感器和纳米电池等。
纳米晶体管具有高电子迁移率和低功耗特性，对于半导体行业的发展具有重要意义。
纳米传感器可以实现对微小生物分子和环境变化的高灵敏检测。
纳米电池具有高能量密度和长循环寿命等优势，在可穿戴设备和电动汽车等领域具有广阔的应用前景。
3. 医疗领域纳米材料在医疗领域的应用涉及到药物传递、诊断和治疗等方面。
纳米药物传递系统可以将药物精确释放到病变组织或细胞，提高疗效和减少副作用。
第三章 纳米材料的特性
（一）纳米材料的结构与形貌ZnO nanotube （一）纳米材料的结构与形貌1D ZnO nanostructures 热学性能电学性能磁学性能光学性能开热学性能开始烧结温度下降开始烧结温度下降TiO2微粒的烧结与尺寸关系纳米颗粒的晶化温度降低电阻特性介电特性压电效应电阻特性纳米金属与合金的电阻Gleiter等对纳米金属Cu，Pd，Fe块体的电阻与温度关系，电阻温度系数与颗粒尺寸的关系进行与常规材料相比，Pd纳米相固体z 随颗粒尺寸减小，电阻温度系Pd纳米固相的电阻温度系数与尺寸的关系例如，纳米银细粒径20nm18nm11nm纳米金属与合金的电阻电阻特性电阻特性介电特性是材料的基本物性•介电常数：•最新的纳米材料微波损耗机制是如今吸波材料分析的一大热点常规材料的极化都与结构的有序相联系，而纳米材料在结构上与常规粗晶材料存在很大的差别．它的介电行为（介电常数、介电损耗）有自己的特点。
介电特性减小明显增大。
在低频范围内远高于体材料。
介电特性目前，对于不同粒径的纳米非晶氮化硅、纳米钛矿、金红石和纳米（个损耗峰．损耗峰的峰位随粒径增大移向高频。
7nm27nm 84nm 258nm介电特性压电效应压电效应纳米压电电子学(Nanopiezotronics)全新研究领域和学科,有机地把压电效应和半导体效应在纳米尺度结合起来高磁化率超顺磁性：当铁磁质的磁化达到饱和之后，如果将外磁场去掉，由于介质中的掺杂内应力阻碍磁畴恢复到原来的纳米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常呈现高的矫顽力右图为用惰性气体蒸发冷凝方法制备的Fe纳米微粒居里温度降低居里温度降低居里温度降低随粒径下降而减小，根据铁磁学，原子间距减小会随着粒径减小而对9nm Ni微粒：高磁化率巨磁电阻效应z 巨磁电阻效应巨磁电阻效应纳米材料磁学特性小结纳米材料光学特性宽频带强吸收粒子的反射率为1％，Au 纳米粒子的反射率小于10％。
纳米氮化硅对红外有一个宽频强吸收谱纳米氮化硅红外光谱Si3N4热压片的红外吸收谱Si-N 键伸缩震动宽频带强吸收吸收光谱的兰移现象吸收光谱的兰移现象激子吸收带吸收光谱的红移现象吸收光谱的红移现象：激子吸收带纳米颗粒发光现象上图曲线1和2分别为掺了粒径大于10 纳米和5纳米的CdSexS1-x的玻璃的光吸收谱，尺寸变小后出现明显的激子峰。
纳米材料的制备及其物理化学性质
纳米材料的制备及其物理化学性质随着科学技术的不断发展，纳米材料作为一种新兴材料得到了广泛的关注和研究。
纳米材料的尺寸在1-100纳米之间，具有许多特殊的物理化学性质，如比表面积大、导电性好、磁性强等，因此在能源、催化、电子器件等领域具有广泛的应用前景。
本文将围绕纳米材料的制备和物理化学性质展开探讨。
一、纳米材料的制备1.物理法制备物理法包括溅射法、球磨法、气相沉积法等。
其中，溅射法是一种将材料的蒸汽或气体在真空条件下施加电场，使其产生离子，最终形成薄膜的方法。
球磨法是一种将原料放置在高速旋转的球磨罐内，利用摩擦力将原料颗粒磨成微米级的小颗粒，再通过纳米级的机械作用形成纳米粒子。
气相沉积法通过将材料原料在真空条件下加热蒸发，形成气体，然后在基底上沉积出薄膜或形成纳米颗粒。
2.化学法制备化学法包括溶胶凝胶法、反应物还原法、水热法等。
其中，溶胶凝胶法是一种利用一种或多种溶解的化合物通过加热、干燥等步骤，形成经固化后的凝胶，在高温下形成纳米材料的方法。
反应物还原法是将金属离子溶液与还原剂溶液混合，使其反应生成纳米颗粒。
水热法则是将反应物溶解于水中，在一定的温度和压力下通过自生晶体和调节Ph值，形成纳米材料。
二、纳米材料的物理化学性质1.比表面积大由于颗粒尺寸较小，具有比表面积大的特点，表面积与材料质量的比值增大，表面活性强，因此更容易与周围环境相互作用，发挥材料的各种特性。
同时，由于比表面积大的特点，纳米材料可以被广泛应用于各种方面，如生物医学、环境治理等领域。
2.导电性好纳米金颗粒的尺寸越小，其电阻率就越低，导电性也越好。
纳米金颗粒因为尺寸小，其表面原子团扩展，更容易达到共同原子的连结状态。
这意味着，纳米金的表面积比等容积金的表面积更大，因此，纳米金的电度活性更高。
这种特性可以应用于电子器件、催化剂等领域，提高器件的性能。
3.磁性强纳米铁颗粒具有磁性，而且具有比亚铁磁晶体颗粒更强的磁性，并且相互作用时也更加强烈。
纳米材料的物理特性及其应用
纳米材料的物理特性及其应用随着科技的不断发展，人们对物质的研究越来越深入，而纳米材料成为越来越热门的研究领域。
纳米材料是指晶体结构中至少有一个维度小于100纳米的材料，具有诸多奇特的物理特性，这些特性使得纳米材料具有广泛的应用前景。
1. 纳米材料的物理特性1.1 纳米材料的尺寸效应纳米材料的尺寸与其它材料相比较小，因而具有尺寸效应。
节点的电子密度与材料的尺寸相关，当尺寸小到一定范围内时，电子能量与材料表面的势场作用相比，发生量子效应而产生物理化学性质的变化。
1.2 纳米材料的表面效应正常情况下，材料的表面体积较小，表面原子与体内原子的物理化学性质较为相似，但是纳米材料的表面积远大于其体积，而且表面的极性、结构和化学反应性会因为表面的原子重新排列和化学键的断裂而发生变化，从而形成了表面效应。
1.3 纳米材料的量子效应量子效应是微观世界的表现，是指当一个粒子的尺度缩到与其波到长度相等或更小的极点后，借由其波动特性而不再适应于经典物理定律的一种物理现象。
纳米颗粒的平均直径在1～10纳米时，电子的态密度增大，电子发生了全新的量子机制。
由于纳米颗粒大小与电子波长接近，电子呈非连续色散，具有大量的能级，电子效应不同于体材料中的电子效应，呈现出全新的纳米效应。
2. 纳米材料的应用2.1 纳米材料在生物医药领域中的应用纳米医药材料是基于纳米科技的新型医药材料，随着生物医学研究的深入，纳米医药材料成为了可以治愈多种疾病的新型药物。
纳米药物可以加入到体内微小细胞中以促进药物的溶解，提高药物的稳定性，增强药物的吸收能力和生物利用度，并缩短药物的作用时间。
2.2 纳米材料在电子领域中的应用纳米材料在电子领域中的应用范围非常广泛，可以用于研究新一代的纳米电子元件，如纳米电路、纳米领域效应晶体管、量子小间隙器件、纳米光电子元件等，这些元件具有高性能、小尺寸、高灵敏度和低功耗等优势。
2.3 纳米材料在环境保护领域中的应用现代社会的环境问题越来越严重，而纳米材料的应用可以成为一种有利的解决方案。
金属纳米材料
金属纳米材料金属纳米材料是一种具有纳米级尺寸特征的金属材料，其在尺寸小于100纳米的范围内具有独特的物理和化学性质。
由于其独特的尺寸效应、量子效应和表面效应，金属纳米材料在材料科学和纳米技术领域具有广泛的应用前景。
本文将对金属纳米材料的特性、制备方法、应用领域等方面进行介绍。
首先，金属纳米材料具有独特的物理和化学性质。
由于其尺寸小于100纳米，金属纳米材料表面积大大增加，使得其表面原子和分子数目大大增加，因而具有更高的表面能和表面活性。
此外，金属纳米材料的电子结构和光学性质也发生了显著改变，表现出与宏观尺寸金属材料迥然不同的特性。
这些独特的性质使得金属纳米材料在催化、传感、生物医学、材料强化等领域具有广泛的应用前景。
其次，金属纳米材料的制备方法多种多样。
目前，常见的制备金属纳米材料的方法包括物理方法（如溅射、气相沉积、球磨法等）和化学方法（如溶胶-凝胶法、化学还原法、微乳液法等）。
这些方法各具特点，可以根据具体需求选择合适的制备方法。
此外，近年来，生物合成法、纳米压印法等新型制备方法也不断涌现，为金属纳米材料的大规模制备提供了新的途径。
最后，金属纳米材料在各个领域都有着重要的应用价值。
在催化领域，金属纳米材料因其高比表面积和丰富的表面活性位点，被广泛应用于催化剂的制备，可用于催化剂的高效制备、废水处理等。
在传感领域，金属纳米材料因其特殊的电子结构和表面增强拉曼散射效应，被应用于生物传感器、化学传感器等领域。
在生物医学领域，金属纳米材料被用于药物传输、肿瘤治疗等。
在材料强化领域，金属纳米材料被应用于提高材料的强度、硬度和耐腐蚀性能。
综上所述，金属纳米材料具有独特的物理和化学性质，其制备方法多样，应用领域广泛。
随着纳米技术的不断发展，金属纳米材料将在材料科学和纳米技术领域发挥越来越重要的作用。
希望本文的介绍能够为相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。
纳米材料是什么
纳米材料是什么
纳米材料是一种具有纳米尺度特征的材料，其在纳米尺度下具有特殊的物理、化学和生物学性质。
纳米材料的尺寸通常在1到100纳米之间，这使得它们具有与常规材料不同的特性和应用潜力。
纳米材料可以是纳米颗粒、纳米线、纳米片、纳米管等形态，其结构和性质对于材料科学、纳米技术和生物医学等领域具有重要意义。
首先，纳米材料具有独特的物理性质。
由于其尺寸接近原子和分子尺度，纳米材料表现出与宏观材料不同的量子效应，如量子大小效应、表面效应等。
这些特殊的物理性质赋予纳米材料优异的光学、电子、磁性和热学性能，使其在纳米电子器件、纳米传感器、纳米光学器件等领域展现出巨大的应用潜力。
其次，纳米材料具有独特的化学性质。
纳米材料的表面积相对于体积非常大，这使得其在化学反应和催化过程中具有更高的活性和选择性。
纳米材料在催化剂、吸附剂、储能材料等方面的应用备受关注，其高效的化学反应活性和表面催化性能为解决环境污染和能源危机等问题提供了新的途径。
此外，纳米材料还具有独特的生物学性质。
纳米材料在生物医学领域的应用日益广泛，如纳米药物载体、纳米诊断试剂、纳米生物传感器等。
纳米材料的小尺寸使其能够穿透细胞膜，实现对细胞和组织的精准治疗和诊断，为医学诊疗带来革命性的变革。
总之，纳米材料是一种具有独特物理、化学和生物学性质的材料，其在各个领域都展现出巨大的应用潜力。
随着纳米技术的不断发展和进步，相信纳米材料将会在材料科学、纳米技术、生物医学等领域发挥越来越重要的作用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
纳米材料有哪四个特性
纳米材料有哪四个特性纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（1nm~100nm）或由他们作为基本单元构成的材料。
这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。
例如粒子直径为10纳米时，微粒包含4000个原子，表面原子占40%；粒子直径为1纳米时，微粒包含有30个原子，表面原子占99%。
纳米材料的基本特性由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。
纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面原子占相当大的比例。
随着粒径减小，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。
由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其它原子结合。
例如：金属的纳米粒子在空气中会燃烧，无机的纳米粒空子暴露在空气中会吸附并与气体进行反应。
纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。
随着粒径变小，表面原子所占百分数将会显著增加。
当粒径降到1nm时，表面原子数比例达到约90%以上，原子几乎全部集中到纳米粒子表面。
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。
2、小尺寸效应当超细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；非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、电磁、热力学等待性呈现新的小尺寸效应。
例如：光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移；磁有序态向磁无序态的转变；超导相向正常相的转变；声子谱发生改变等由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。
纳米材料的性质
纳米材料的性质纳米材料的性质指的是它们相比于宏观材料表现出的特殊物理、化学和力学特性。
纳米材料具有以下几种显著的性质：1. 尺寸效应：纳米材料的尺寸通常在1到100纳米之间，与宏观材料相比非常小。
这种尺寸效应使得纳米材料的物理性质发生显著变化。
例如，纳米材料的电子结构可以改变，导致其光学、电子和磁性质的变化。
2. 表面增强效应：由于纳米材料具有更大的比表面积，纳米尺度颗粒和纳米结构的材料具有更高的表面活性。
这种表面增强效应使得纳米材料在催化、吸附、光谱、传感和生物学等领域有着广泛的应用。
3. 量子效应：当材料尺寸缩小到纳米尺度时，量子效应开始显现。
量子效应指的是纳米材料中的电子和其他粒子行为具有测量不确定性、随机性或波动性。
量子效应的发生使得纳米材料的电子结构变得复杂，因而产生了新的光学、电子和磁性质。
4. 机械性能提升：纳米结构的材料具有更高的硬度、强度和韧性。
这是因为纳米材料的晶体颗粒尺寸较小，导致晶体缺陷和位错的数量减小，从而改善了其力学性能。
5. 温度和电导率调节：纳米材料在温度和电导率方面具有显著的调节性能。
由于纳米尺度颗粒间的热传导性能较差，所以纳米材料的热电性能比宏观材料更好。
这使得纳米材料可以用于高效热电器件的制备。
6. 自组装和自修复：纳米材料具有自组装和自修复能力，可以通过自我组装形成更复杂的结构。
这些自组装的纳米材料可以用于制备纳米电路、纳米器件和纳米传感器等。
总之，纳米材料具有许多独特的性质，这些性质使得纳米材料在各个领域具有广泛的应用潜力，包括能源、环境、生物医学、电子器件等。
随着纳米科学和技术的发展，我们可以期待更多纳米材料性质的发现和应用的拓展。
- 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)。
第四章纳米材料的物理化学性能纳米微粒的物理性能第一节热学性能※1.1. 纳米颗粒的熔点下降由于颗粒小，纳米颗粒的表面能高、比表面原子多，这些表面原子近邻配位不全，活性大以及体积远小于大块材料的纳米粒子熔化时所需要增加的内能小得多，这就使纳米微粒熔点急剧下降。
金的熔点：1064o C；2nm的金粒子的熔点为327o C。
银的熔点：960.5o C；银纳米粒子在低于100o C开始熔化。
铅的熔点：327.4o C；20nm球形铅粒子的熔点降低至39o C。
铜的熔点：1053o C；平均粒径为40nm的铜粒子，750o C。
※1.2. 开始烧结温度下降所谓烧结温度是指把粉末先用高压压制成形，然后在低于熔点的温度下使这些粉末结合成块，密度接近常规材料的最低加热温度。
纳米颗粒尺寸小，表面能高，压制成块材后的界面具有高能量，在烧结中高的界面能成为原子运动的驱动力，有利于界面中的孔洞收缩，空位团的湮灭，因此，在较低的温度下烧结就能达到致密化的目的，即烧结温度降低。
※1.3. NPs 晶化温度降低非晶纳米颗粒的晶化温度低于常规粉末，且纳米颗粒开始长大温度随粒径的减小而降低。
※熔点降低、烧结温度降低、晶化温度降低等热学性质的显著变化来源于纳米材料的表（界）面效应。
第二节电学性能2.1 纳米金属与合金的电阻特性1. 与常规材料相比，Pd纳米相固体的比电阻增大；2. 比电阻随粒径的减小而逐渐增加；3. 比电阻随温度的升高而上升4. 随粒子尺寸的减小，电阻温度系数逐渐下降。
电阻的温度变化规律与常规粗晶基本相似，差别在于温度系数强烈依赖于晶粒尺寸。
随着尺寸的不断减小，温度依赖关系发生根本性变化。
当粒径为11nm时，电阻随温度的升高而下降。
5. 当颗粒小于某一临界尺寸时（电子平均自由程），电阻的温度系数可能会由正变负，即随着温度的升高，电阻反而下降（与半导体性质类似）.电子在晶体中传播由于散射使其运动受阻，而产生电阻。
※纳米材料的电阻来源可以分为两部分：颗粒组元（晶内）：当晶粒大于电子平均自由程时主要来自晶内散射界面组元（晶界）：晶粒尺寸与电子平均自由程相当时，主要来自界面电子散射•纳米材料中大量的晶界存在，几乎使大量电子运动局限在小颗粒范围。
•晶界原子排列越混乱，晶界厚度越大，对电子散射能力就越强。
•界面的这种高能垒是使电阻升高的主要原因。
总之：纳米材料体系的大量界面使得界面散射对电阻的贡献非常大，当纳米材料尺寸非常小时，这种贡献对总电阻占支配地位。
当粒径低于临界尺寸时，量子尺寸效应造成的能级离散性不可忽视，最后温升造成的热激发电子对电导的贡献增大，即温度系数变负。
※金属纳米颗粒材料的电阻增大的现象主要归因于小尺寸效应。
第三节磁学性能许多生物体内就有天然的纳米磁性粒子，如向磁性细菌，蜜蜂，螃蟹，海龟等。
1975年即发现向磁性细菌---体内有一排磁性纳米粒子亿万年前的螃蟹第一对触角里有几颗用于定方向的纳米微粒，就像是几只小指南针。
螃蟹的祖先靠这种“指南针”堂堂正正地前进后退，行走自如。
后来，由于地球的磁场发生了多次剧烈的倒转，使螃蟹体内的小磁粒失去了原来的定向作用，于是使它失去了前后行动的功能，变成了横行。
研究纳米微粒对研究自然界的生物也是十分重要的，同时还可以根据生物体内的纳米微粒为我们设计纳米尺度的新型导航器提供有益的依据，这也是纳米科学研究的重要内容。
纳米微粒的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应等使得它具有常规粗晶粒材料所不具备的磁特性．纳米微粒的主要磁特性可以归纳如下：(1) 超顺磁性纳米微粒尺寸小到一定临界值时进入超顺磁状态。
纳米微粒尺寸小到一定临界值时进入超顺磁状态, 超顺磁性是磁有序纳米材料小尺寸效应的典型表现。
当体积为V的单畴磁性粒子继续减小，磁矩取向会因热运动能量kT 比相应的磁能还大，可越过各向异性能势垒K1V ，使粒子的磁化方向表现为磁的“布朗运动” (即磁化方向不再固定在一个易磁化方向，易磁化方向作无规律的变化) ，导致粒子集合体的总磁化强度为零，称为超顺磁性。
超顺磁性也可由朗之万函数描述。
只是粒子内不是单个原子或分子的磁矩，而是磁有序的集合体，集合体之间的磁取向混乱排列，其宏观表现为“顺磁性”。
对超顺磁性粒子的胶体悬浊液，粒子间只有弱的静磁作用和范德瓦尔斯力，热运动既可使粒子内磁化矢量克服磁各向异性能的位垒作旋转还可将粒子作整体运动。
这就是磁性液体。
不同种类的纳米磁性微粒显现超顺磁的临界尺寸是不相同的．(2)矫顽力纳米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常呈现高的矫顽力Hc(硬磁性)．例如，用惰性气体蒸发冷凝的方法制备的纳米Fe微粒，随着颗粒变小饱和磁化强度Ms有所下降，但矫顽力却显著地增加．粒子尺寸小到超顺磁性临界尺寸时，矫顽力为零。
(3)居里温度居里温度Tc是物质磁性的重要参数．通常与交换积分成正比，还与材料的原子构型和间距有关。
在纳米材料研究中，发现居里温度Tc随纳米粒子或薄膜尺度的减小而下降。
这缘于小尺寸效应和表面效应，因为表面原子缺乏交换作用，尺度小还可能导致原子间距变小，这都使交换积分下降，从而使居里温度Tc下降。
许多实验证明，纳米微粒内原子间距随粒径下降而减小．Apai等人用EXAFS方法直接证明了Ni，Cu的原子间距随着颗粒尺寸减小而减小．(4) 磁化率纳米磁性金属的χ值是常规金属的20倍。
第四节光学性能固体材料的光学性质与其内部的微结构，特别是电子态、缺陷态和能级结构有密切的关系。
※4.1 宽频带强吸收大块金属具有不同的金属光泽，表明它们对可见光中各种波长的光的反射和吸收能力不同。
当尺寸减小到纳米级时，各种金属纳米粒子几乎都呈黑色。
它们对可见光的反射率极低，而吸收率相当高。
例如，Pt纳米粒子的反射率为1％，Au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．纳米氮化硅、炭化硅以及三氧化二铝粉等对红外有一个宽频强吸收谱。
这是由纳米粒子大的比表面导致了平均配位数下降，不饱和键和悬键增多，与常规大块材料不同，没有一个单一的，择优的键振动模，而存在一个较宽的键振动模的分布，在红外光场作用下它们对红外吸收的频率也就存在一个较宽的分布，这就导致了纳米粒子红外吸收带的宽化。
红外光谱(infrared spectroscopy)：是用来检测分子的振动能量(或频率)的技术，利用红外光和分子作用所产生的分子振动的原理来记录分子吸收红外光之后所呈的振动模式(vibrational modes)。
记录吸收光的相对强度对红外光波长(λ)所得的图，即称为红外光谱。
一般说来，红外光的波长范围指的是λ= 2.5–16 μm(微米)4.2 吸收光谱的蓝移现象纳米颗粒的吸收带通常发生蓝移。
例如，SiC纳米颗粒的红外吸收峰为814cm-1，而块体SiC固体为794cm-1。
CdS溶胶颗粒的吸收光谱随着尺寸的减小逐渐蓝移。
※吸收光谱蓝移的原因：1）量子尺寸效应：即颗粒尺寸下降导致能隙变宽，从而导致光吸收带移向短波方向。
Ball等的普适性解释是：已被电子占据的分子轨道能级(HOMO)与未被电子占据的分子轨道能级之间的宽度（能隙）随颗粒直径的减小而增大，从而导致蓝移现象。
这种解释对半导体和绝缘体均适用。
另一种是表面效应。
由于纳米微粒颗粒小，大的表面张力使晶格畸变，晶格常数变小．对纳米氧化物和氮化物小粒子研究表明，第一近邻和第二近邻的距离变短．键长的缩短导致纳米微粒的键本征振动频率增大，结果使红外光吸收带移向了高波数．4.3 吸收光谱的红移现象有时候，当粒径减小至纳米级时，会观察到光吸收带相对粗晶材料的“红移”现象。
例如，在200－1400nm范围，块体NiO单晶有八个吸收带，而在粒径为54－84nm的NiO材料中，有4个吸收带发生蓝移，有3个吸收带发生红移，有一个峰未出现。
※引起红移的因素很多，也很复杂，归纳起来有：1）电子限域在小体积中运动；2）粒径减小，内应力（P=2γ/r，r为半径，γ为表面能）增加，导致电子波函数重叠；3）存在附加能级，如缺陷能级，使电子跃迁能级间距减小；4）外加压力使能隙减小；5）空位、杂质的存在使平均原子间距R 增大，导致能级间距变小。
通常认为，红移和蓝移两种因素共同发挥作用，结果视孰强而定。
随着粒径的减小，量子尺寸效应导致蓝移；而颗粒内部的内应力的增加会导致能带结构变化。
电子波函数重叠加大，结果带隙、能级间距变窄，从而引起红移。
※4.4 激子吸收带——量子限域效应激子的概念首先是由Frenkel在理论上提出来的。
当入射光的能量小于禁带宽度（ω< Eg）时，不能直接产生自由的电子和空穴，而有可能形成未完全分离的具有一定键能的电子-空穴对，称为激子。
作为电中性的准粒子，激子是由电子和空穴的库仑相互吸引而形成的束缚态。
激子形成后，电子和空穴作为一个整体在晶格中运动。
激子是移动的，它不形成空间定域态。
但是由于激子中存在键的内能，半导体-激子体系的总能量小于半导体和导带中的电子以及价带中的空穴体系的能量，因此在能带模型中的激子能级位于禁带内。
•激子的分类：•1）弱束缚激子，亦称Wannier激子(瓦尼埃激子)。
此类激子的电子与空穴之间的束缚比较弱，表现为束缚能小，电子与空穴间的平均距离远大于原子间距。
大多数半导体材料中的激子属于弱束缚激子。
•2）紧束缚激子，亦称Frenkel激子(弗仑克尔激子)。
与弱束缚激子情况相反，其电子与空穴的束缚能较大。
离子晶体中的激子多属于紧束缚激子。
当半导体纳米粒子的粒径r < αB（激子玻尔半径) 时，电子的平均自由程受小粒径的限制，局限在很小的范围。
因此空穴约束电子形成激子的概率比常规材料高得多，结果导致纳米材料含有激子的浓度较高。
颗粒尺寸越小，形成激子的概率越大，激子浓度就越高。
由于上述量子限域效应，使得纳米半导体材料的能带结构中，靠近导带底形成一些激子能级，从而容易产生激子吸收带。
激子带的吸收系数随粒径的减小而增加，即出现激子的增强吸收并蓝移。
4.5 纳米颗粒发光现象※所谓光致发光是指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回到低能级被空穴俘获而发射出光子的现象。
※电子跃迁可分为：非辐射跃迁和辐射跃迁。
通常当能级间距很小时，电子跃迁通过非辐射性机联过程发射声子，此时不发光。
而只有当能级间距较大时，才有可能实现辐射跃迁，发射光子。
纳米材料的以下特点导致其发光不同于常规材料：1）由于颗粒很小，出现量子限域效应，界面结构的无序性使激子、特别是表面激子很容易形成，因此容易产生激子发光带；2）界面体积大，存在大量的缺陷，从而使能隙中产生许多附加能级；3）平移周期被破坏，在常规材料中电子跃迁的选择定则可能不适用。
•纳米材料的化学性能随着纳米微粒粒径减小、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键等，这就使得纳米微粒具有高的表面活性，并且粒径越小，表面原子数所占比率越大;比表面积越大，表面光滑程度变差，形成凹凸不平的原子台阶，增加了化学反应的接触面，使其具有优良的催化性能。