纳米材料的表面.ppt

第一节纳米材料什么是纳米(nanometer)？
什么是纳米结构(nanostructure)？什么是纳米材料(nanomaterial)?
什么是纳米技术(nanotechnology)？什么是纳米科学(nanoscience)？
什么是纳米科学技术(Nano-ST)？人高Earth1.2x107m什么是纳米结构(nanostructure)？什么是纳米材料(nanomaterial)?什么是纳米科学(nanoscience)？什么是纳米技术(nanotechnology)？纳米技术是当前全球都在谈论的热门话题。
所谓纳米技术，是指用数千个分子或原子制造新型材料或微型器件的科学技术。
纳米技术涉及的范围很广，纳米材料只是其中的一部分，但它却是纳米技术发展的基础。
牛津大学材料系目前研究的纳米技术项目有40多个，其中主要的有超细薄膜、碳纳米管、纳米陶瓷、金属纳米晶体和量子点线等。什么是纳米科技(Nano-ST)？纳米科技将引发一场新的工业革命国家自然科学基金与纳米科技纳米科技的科学意义纳米科技的前景展望纳米材料的存在形式纳米材料的分类纳米微粒的结构与形貌NanofibersNanobelt/nanoribbonNanopeapodNanoringsNano-flowers纳米粒子的表征SEM(扫描显微镜)纳米微粒的四大效应纳米微粒的四大效应（1）表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后引起的性质上的变化。（2）量子尺寸效应当粒子尺寸极小时，费米能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立能级的现象。尺寸及形貌导致颜色不同（3）小尺寸效应当纳米粒子尺寸与德布罗意波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，对于晶体其周期性的边界条件将被破坏，对于非晶态纳米粒子其表面层附近原子密度减小，这些都会导致电、磁、光、声、热力学等性质的变化，这称为小尺寸效应。（4）宏观量子隧道效应微观粒子具有穿越势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量，例如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观量子隧道效应。纳米微粒的一些奇异特性纳米复合材料对光的反射度极低，但对电磁波的吸收性能极强，是隐形技术的突破；
纳米材料颗粒与生物细胞结合力很强。
催化活性增强
以粒径小于300nm的Ni和Cu-Zn合金的超细微粒为主要成分制成的催化剂，可使有机物氢化的效率提高到传统镍催化剂的10倍。
直径几十纳米的Si3N4纳米线的弯曲强度在103Mpa量级，比块体Si3N4材料高出一个数量级。
第二节纳米粒子的表面物理方法－粉碎法物料被粉碎时常常会导致物质结构及表面物理化学性质发生变化，主要表现在：构筑法是由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子化学法主要是“自下而上”的方法，即是通过适当的化学反应（化学反应中物质之间的原子必然进行组排，这种过程决定物质的存在状态），包括液相、气相和固相反应，从分子、原子出发制备纳米颗粒物质。
化学法包括气相反应法和液相反应法。又称单一化合物热分解法。一般是将待分解的化合物或经前期预处理的中间化合物行加热、蒸发、分解，得到目标物质的纳米粒子。一般的反应形式为：
A（气）→B（固）＋C（气）↑通常是利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成为相应的化合物，再经过快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。
一般的反应形式为：
A（气）＋B（气）→C（固）＋D（气）↑沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合溶液中加入适当的沉淀剂制备纳米粒子的前驱体沉淀物，再将此沉淀物进行干燥或煅烧，从而制得相应的纳米粒子。存在于溶液中的离子A＋和B－结合，形成晶核，由晶核生长和在重力的作用下发生沉降，形成沉淀物。一般而言，当颗粒粒径成为1微米以上时就形成沉淀。
沉淀物的粒径取决于核形成与核成长的相对速度。即核形成速度低于核成长，那么生成的颗粒数就少，单个颗粒的粒径就变大。例如：
1.在Ba，Ti的硝酸盐溶液中加入草酸沉淀剂后，形成了单相化合物BaTiO(C2H4)2.4H2O沉淀。经高温分解，可制得BaTiO3的纳米粒子。液相反应法——沉淀法反应的产物一般是氢氧化物或水合物。因为原料是水解反应的对象是金属盐和水，所以如果能高度精制金属盐，就很容易得到高纯度的纳米粒子。水热氧化：mM+nH2O→MmOn+H2
水热沉淀：KF+MnCl2→KMnF2
水热合成：FeTiO3+KOH→K2O.nTiO2
水热还原：MexOy+yH2→xMe+yH2O
水热分解：ZrSiO4+NaOH→ZrO2+Na2SiO3
水热结晶：Al(OH)3→Al2O3.H2O5mL0.02MAgNO3和5mL0.02MNaCl，加入到30mL蒸馏水中，搅拌生成