纳米材料的制备与性质

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1、纳米材料的制备与性质杨旭应化一班学号051摘要今天，世界各国的科学家都不约而同地把目光投向一种完全新型的材料——纳米材料，并且预言，纳米材料的应用标志着人类的科学技术已经进入了一个新时代。那么究竟是什么让小小的纳米材料进入世界上众多科学家的眼中呢？我想纳米材料的性质无疑起了重大的作用，首先它们十分细小，也因此拥有了巨大的比表面积，这点是任何催化剂材料所不能比拟的；其次它的性质也较其他材料更加的特殊，因为上述的两项原因，纳米材料更加让世界的科学家为止倾倒。对于纳米材料，首先顾名思义是因为其尺寸的原因称之为纳米材料，然而它在各个方面的表

2、现让我们不能忽视着小小的纳米材料，正如人不可貌相，海水不可斗量一样，一切的原因还是要从其不同于别的材料的性质开始讲起。2正文2.1纳米材料的性质纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础按一定规律构筑或营造的一种新体系。它包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。目前对纳米阵列体系的研究集中在由金属纳米微粒或半导体纳米微粒在一个绝缘的衬底上整齐排列所形成的二位体系上。而纳米微粒与介孔固体组装体系由于微粒本身的特性，以及与界面的基体耦合所产生的一些新的效应，也使其成为了研究热点，按照其中支撑体的种类可将它划分为无机介孔复合体和高分子介孔

3、复合体两大类，按支撑体的状态又可将它划分为有序介孔复合体和无序介孔复合体。在薄膜嵌镶体系中，对纳米颗粒膜的主要研究是基于体系的电学特性和磁学特性而展开的。美国科学家利用自组装技术将几百只单壁纳米碳管组成晶体索“Ropes”，这种索具有金属特性，室温下电阻率小于0.0001Ω/m;将纳米三碘化铅组装到尼龙-11上，在X射线照射下具有光电导性能,利用这种性能为发展数字射线照相奠定了基础。复合氧化物一维和零维单晶纳米材料稀土纳米材料2.1.1体积效应体积效应又称小尺寸效应，当纳米粒子的尺寸与传导电子的deBroglle波长以及超导态的相干

4、波长等物理尺寸相当或更小时，周期性的边界将被破坏，熔点、磁性、光吸收、热阻、化学性质、催化性等于普通粒子相比都有很大变化，这就是纳米粒子的体积效应，该效应大大扩充了纳米材料的物理、化学特性范围，为纳米粒子的应用开拓了广阔的新领域。2.1.2表面效应表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒长变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。也就是随着粒径的变小，纳米粒子表面原子所占的比例急剧增大。纳米晶粒减小的结果，导致其表面积、表面能及表面结合能都迅速增大，具有不饱和性质、致使它表现出很高的活性。2.1.3量子尺寸效应量子尺寸效应指的是

5、微粒尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级由准连续能级变为分立能级，吸收光谱闭值向短波方向移动的现象。纳米材料中处于分立的量子化能级中的电子的波动性带来了纳米材料的一系列特殊性质，如强氧化性和还原性、特异性催化和光催化性质等。2.1.4宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势阱的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势阱而产生变化，这被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应，用次概念可以定性解释纳米镍晶粒在低温下继续保持超顺磁性现象。该效应与量子尺寸效应一起确定了微电子器件进一步微型化的极限，也限定了采用

6、磁带磁盘进行信息储存的最短时间。2.1.5化学反应性质纳米材料的粒径小，表面原子百分数多，吸附能力强，表面反应活性高。金属纳米粒子易被氧化，甚至燃烧，暴露在大气中的无机纳米材料会吸附气体，形成吸附层，正是利用这一性质。人们做成了气敏元件，以便对不同气体进行检测。2.1.6光学性质纳米粒子的粒径远小于光波波长，与入射光相互作用，光透性可通过控制粒径和气孔而精确控制，在感应和光过滤场合有广泛应用。块状金属具有各自的特征颜色，但由于量子尺寸效应，当其晶粒尺寸减小到纳米量级时，所有金属便都成黑色，且粒径越小，颜色越深，即纳米晶粒的吸光能力越

7、强，纳米晶粒的吸光过程还受其能级分离的量子尺寸效应和粒径及其表面上电荷分布的影响。2.1.7催化性质由于纳米晶粒提及小，比表面积大，表面活性中心多，因而其催化活性和选择性大大高于传统催化剂。另外，纳米晶粒催化剂没有孔隙，从而避免了诸多目前在科研和工业生产中由于普遍使用常规催化剂所引起的反应物向其内孔缓慢扩散带来的某些副反应产物的生成，并且这类催化剂不必要附着在惰性载体上使用，可直接放入液相反应体系中，反应产生的热量会随着反应液流动而不断向周围扩散，从而保证不会因局部过热导致催化剂结构破坏而失去活性。纳米材料吸收光能后，原有的束缚态电

8、子——空穴变为激发电子、空穴并向纳米晶粒表面扩散。电子、空穴到达表面的数量多，则光催化效率高，反应活性高，反应速度快。纳米材料的光催化性已广泛用于抗菌水处理装置、食品包装、尾声用品、化妆品、纺织品、医用设备、建材和涂料等方面。2.1.