纳米材料与纳米结构复习内容

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1、纳米材料与纳米结构复习内容　　1.简单论述纳米材料的定义与分类。2.什么是原子团簇谈谈它的分类.　　3.通过Raman光谱中任何鉴别单壁和多臂碳纳米管如何计算单壁碳纳米管直径　　4.论述碳纳米管的生长机理。　　5.论述气相和溶液法生长纳米线的生长机理。6.解释纳米颗粒红外吸收宽化和蓝移的原因。7.论述光催化的基本原理以及提高光催化活性的途径。8.什么是库仑堵塞效应以及观察到的条件？　　9.写出公式讨论半导体纳米颗粒的量子限域效应和介电限域效应对其吸收边，发光峰的影响。10.　　11.　　纳米材料中的声子限域和压应力如何影响其Raman光谱。　　论述制备

2、纳米材料的气相法和湿化学法。　　1.简单论述纳米材料的定义与分类。　　答：最初纳米材料是指纳米颗粒和它们构成的纳米薄膜和固体。　　现在广义: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，或他们作为基本单元构成的材料。　　如果按维数，纳米材料可分为三大类：　　零维：指在空间三维尺度均在纳米尺度，如：纳米颗粒，原子团簇等。一维：指在空间有两处处于纳米尺度，如：纳米丝，纳米棒，纳米管等。二维：指在三维空间中有一维处在纳米尺度，如：超薄膜，多层膜等。　　因为这些单元最具有量子的性质，所以对零维，一维，二维的基本单元，分别又具有量子点，量子线和量子阱之称。

3、　　3.通过Raman光谱中如何鉴别单壁和多壁碳纳米管？如何计算单壁碳纳米管的直径？答：利用微束拉曼光谱仪能有效地观察到单臂纳米管特有的谱线，这是鉴定单臂纳米管非常灵敏的方法。　　100-400cm范围内出现单臂纳米管的特征峰，单臂纳米管特有的环呼吸振动模式；1609cm，这是定向多壁纳米管的拉曼特征峰。　　单臂管的直径d与特征拉曼峰的波数成反比，即d=224/wd：单壁管的直径，nm；w：为特征拉曼峰的波数cm-14.论述碳纳米管的生长机理。　　-1　　-1　　答：　　采用化学气相沉积　　量子尺寸效应：于颗粒尺寸下降能隙变宽，这就导致光吸收带移向短波

4、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应。　　7.论述光催化的基本原理以及提高光催化活性的途径。答：光催化的基本原理：　　当半导体纳米粒子受到大于禁带宽度能量的光子照射后，电子从价带跃迁到导带，产生电子空穴时，电子具有还原性，空穴具有氧化性。空穴与半导体纳米粒子表面OH―反应生成氧化性很高的·OH自基，这种活泼的·OH自基可把许多难降解的有机物氧化为CO2和H2O等无机物。　　提高光催化活性的途径：半导体的光催化

5、活性主要取决于:导带与价带的氧化―还原电位。价带的氧化―还原电位越正，导带的氧化―还原电位越负，则光生电子和空穴的还原及氧化能力越强，光催化的效率就越高。　　减小半导体光催化剂的颗粒尺寸，可以提高其催化效率。　　通过对纳米半导体材料进行敏化，搀杂，表面修饰以及表面沉淀金属或金属氧化物等方法，显著改善光吸收及光催化性能8.什么是库仑堵塞效应以及观察到的条件？　　答：库仑堵塞效应：于库仑堵塞能的存在对一个小体系的充放电过程，电子不能集体传输，而是一个一个单电子传输，这种现象叫做库仑堵塞效应。　　库仑堵塞是在极低温度下观察到的.观察到的条件是:>kBT　　有

6、人曾统计如果量子点的尺寸为nm，可在室温下观察到上述效应。量子点是十几nm。上述效应必须在液氮温度下。　　9.写出公式讨论半导体纳米颗粒的量子限域效应和介电限域效应对其吸收边，发光峰的影　　2　　响。　　答：E(r)Eg(r)22r2r-1　　-1　　式中：E:纳米微粒的吸收带隙，Eg(r=∞)为体相的带隙，r为粒子半径μ=[me+mh]　　-1　　为粒子的折合质量，其中me和mh分别为电子和空穴的有效质量　　第二项为量子限域能，第三项表明介电限域效应,第四项为有效里德伯能　　e4ERy222h上式可以看出，随着粒子半径的减少，量子限域效应为主，其吸收

7、光谱发生蓝移；介电限域效应导致介电常数ε增加引起吸收边蓝移，其吸收光谱发生红移。10.纳米材料中的声子限域和压应力如何影响其Raman光谱。　　答：声子限域效应加强，使Raman峰向低波方向移动，发生蓝移，表面包覆或镶嵌某物质时，Raman要考虑正压力的影响，正压力增加，Raman光谱向高波数方向移动，发生红移。11.论述制备纳米材料的气相法和湿化学法。在纳米制备研究中最重要的是什么？答　　在纳米制备研究中最重要的是：