纳米材料科学中的谱学研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第22卷，第3期光谱学与光谱分析Ⅷ．22．No．3．pp504—5102002年6月St~ectroseopvandSpectralAnalvsisJune．2002纳米材料科学中的谱学研究陈卫，孙世刚厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室化学系物化所福建厦门361005摘要谱学分析方法是研究纳米体系结掏和性能的重要手段之一，对纳米材料进行深入研究离不开各种谱学方法的表征。本文综述了常用的谱学方法，如紫外可见光谱、红外光谱、拉曼光谱、穆斯堡尔谱、正电子湮没及光声光谱等在纳米材料研究中的最新进展。结合典型实例，对各种谱学方法的原理、特

2、点以及在纳米体系研究中所能提供的重要信息进行了归纳和分析。展望了谱学分析方法在纳米科技研究中进一步的应用前景，以及在纳米材料研究中建立纳米尺度分辨的谱学检测方法和发展新的谱学技术等重要的发展方向。主题词谱学表征；纳米材料；应用中圈分类号：0657文献标识码：A文章编号：1000—0593(2002)03—0504—07要。因此，对纳米材料的结构和性能表征是纳米科技最重要引言的研究课题之一。在众多的表征手段中，谱学方法独树一帜，纳米材料广义上是指在三维空间中至少有一维处于纳米通过各种谱学技术，不仅可以探知其微观结掏的信息，还可以尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。从8O年代了解

3、纳米材料的许多性质，特别是光学方面的性质。纳米材末纳米科技诞生以来，纳米材料始终是纳米科技的一个重要料的表征方法很多，如AFM在纳米结构生物材料表面研究研究领域。各国政府和相关公司都十分看好纳米材料的广阔中的应用、拉曼光谱在碳纳米管研究中的应用以及STM在前景．投入了大量的经费进行研究。由于纳米材料在光吸收、纳米结构研究中的应用等已有文献综述。本文主要综述催化、敏感特性和磁学性能方面表现出许多新奇、特殊的物理光学光谱方法在纳米材料科学研究中的应用与最新进展。和化学性质，科学家们预言纳米材料将是2l世纪的材料．是电磁渡的范围从波长最短的y一射线到波长达数米的无材料的一次革命。线电波

4、。不同波段的电磁波其频率或能量不同，与物质发生纳米材料的特殊性质与其微观结掏有着密切的关系，搞不同的相互作用，其检测方法也不同。根据不同波段的电磁清纳米材料的微结掏XCT；~纳米材料的特性及其应用十分重渡段建立了多种谱学分析方法如表1所示。Tab．1Elec~gnetic●m●eandspectralanalysismeth~随着检测技术和计算机技术的发展在每一个波段都可子湮没光谱，远红外光谱等：就目前用于纳米材料的谱学表形成多种表征方法。除了以上较常用的光谱方法外还有很征方法来看，基本上都在上述范围之内。下面结合一些典型多其他谱学分析方法，如光声光谱法，激光吸收光谱法，正电的研

5、究实例就一些基本的谱学方法在纳米材料科学中的应用收藕日期：2001—11—12．修订日期：2002—02-23基金项目：国家自然科学基金“九五重点项目(29833060)~育部科学技术重点研究项目(99177)资助作者简介：阵卫．1973年生．厦门大学化学系博士研究生通if【联系^维普资讯http://www.cqvip.com第3期光谱学与光谱分析进行综述。当离子处于高能态时很不稳定，在短时间内会从高能态跃回低能态．将吸收的能量以光的形式释放，即得到发射光1紫外一可见光(UV-Vis)谱谱。目前对纳米半导体发光性质的表征主要是通过uv．v光谱进行。通过对纳米体系的发射光谱研究发

6、现，由于纳米紫外一可见光谱是纳米材料谱学分析的基本手段：它分的量子尺寸效应，随着粒子尺寸减小．结构发生了变化，从而为吸收光谱、发射光谱和荧光光谱对纳米晶体半导体的发光产生很大影响。例如半导体是吸收光谱是指光子与基本粒子作用后，粒子从基态跃迁一种问接带隙的半导体材料，在通常情况下，发光敏率很低，至激发态，选择性吸收某些频率的能量后所给出的光谱。通但是．当硅晶粒尺寸减小到5ran或更小时，能带结构发生变过uv-V谱中吸收峰位置的变化可以直接得到纳米材料的化，带边向高能态迁移，可观察到很强的可见光发射。Gt纳能级结构变化。通过对纳米材料光吸收的研究发现，与常规米晶、CuCl纳米晶、Mn

7、纳米晶等都具有这种发光显著增强的材料相比，出现了一些新的现象：如纳米ZnS半导体粒子的现象。另外通过发射光谱也发现一些纳米体系与常规材料相吸收谱显示它的吸收嗣值与体相ZnS相比发生蓝移，颗粒尺比，有新的发光带产生，如riOt．纳米晶、纳米非晶氮化寸越小，吸收波长越短_6。在许多纳米体系中都有这种现象。硅。其他如A，Si。2，sn，CdS，CuC[，ZnO，q，如C,eO~一SiO~．纳米复合材料J、Abq纳米粒子'等另外，F吼以及CuSO~等，当尺寸减小到纳米量级时，同样观察到与