表面活性剂一元体系对纳米材料形貌的控制
纳米材料的质量标准及检验方法
纳米材料的质量标准及检验方法纳米材料是一类具有特殊结构和性质的材料，其尺寸在纳米级别，纳米材料的质量标准和检验方法对于确保纳米材料的安全性和可靠性具有重要意义。
本文将就纳米材料的质量标准和检验方法进行探讨。
首先，纳米材料的质量标准主要包括物理性质、化学成分、纯度、微观结构、表面形貌等方面。
物理性质涉及到纳米材料的机械性能、热性能、电性能等等，包括硬度、延展性、导电性等指标。
化学成分则关注纳米材料中的元素及其含量，要求准确无误。
纯度是指纳米材料中的杂质含量，要求低于一定的标准值，以确保纳米材料的纯度。
微观结构是指纳米材料内部的组织结构，如晶体结构、晶粒尺寸等，需要通过显微镜等方法进行观察和分析。
表面形貌是指纳米材料表面的形态特征，如表面的光滑度、粗糙度等，需要通过扫描电子显微镜等方法进行分析。
以上几项指标都是纳米材料质量的重要衡量标准。
其次，纳米材料的检验方法与传统材料的检验方法有一定的差异。
由于纳米材料的尺寸处于纳米级别，一些传统的宏观检测方法难以进行有效的应用。
因此，针对纳米材料的特殊性，需要发展和采用一些特殊的检验方法。
对于物理性质的检验，可以利用一些特殊仪器设备进行测试，如纳米硬度计、纳米拉曼光谱仪、纳米热分析仪等。
这些仪器设备能够对纳米材料的物理性能进行定量分析。
对于化学成分的检验，可以利用一些化学分析方法进行检测。
传统的化学分析方法，如光谱法、质谱法、电化学法等都可以在一定程度上可以进行纳米材料的化学成分分析，但需要结合纳米材料的特点进行相应的改进。
对于纯度的检验，可以利用纳米材料的特殊性进行测试。
例如，可以利用扫描电子显微镜观察纳米材料的表面形貌，以确定其纯度。
还可以利用X射线衍射仪等仪器对纳米材料的微观结构进行表征，以确定杂质的存在情况。
总之，纳米材料的质量标准和检验方法是确保纳米材料安全可靠的重要环节。
由于纳米材料的特殊性，需要发展和采用一些特殊的检验方法。
随着纳米技术的迅猛发展，人们对纳米材料的质量标准和检验方法的研究和探索也将不断深入。
表面活性剂在纳米材料形貌调控中的作用及机理研究进展
Vol 135No 16化基金项目:河南省杰出青年科学基金项目(No.0312*******);河南省教育厅自然科学基金项目作者简介:王培义(1960-),男,教授,硕士生导师,主要研究方向:精细化学品和功能材料。
表面活性剂在纳米材料形貌调控中的作用及机理研究进展王培义 张晓丽 徐甲强(郑州轻工业学院材料与化工学院,郑州450002)摘 要 介绍了表面活性剂在纳米材料合成中的软模板作用和稳定分散作用,重点综述了利用表面活性剂在溶液中聚集形成的胶团、反胶团、微乳液、囊泡、液晶等各种有序聚集体辅助制备纳米材料的作用机理。
展望了表面活性剂在纳米材料形貌调控中的应用前景。
关键词 纳米材料,形貌调控,表面活性剂,有序聚集体,作用机理Progress in f unction and mechanism of surfactant incontrolling of size and shape of nanomaterialsWang Peiyi Zhang Xiaoli Xu Jiaqiang(College of Material and Chemistry Engineering ,Zheng Zhou University ofLight Indust ry ,Zhengzhou 450002)Abstract The f unction of surfactants in controlling size and shape of nanomaterial particles ,which are template ac 2tion and dispersion property ,were anized surfactant assembles ,including micelles ,reverse micelles ,microe 2mulsion ,surfactant liquid crystal and surfactant vesicles are introduced and their mechanism in assistant formation of nano 2materials are summarized.the direction of research of surfactant in controlling of size and shape of nanomaterials is viewed.K ey w ords nanomaterial ,controlling shape ,surfactant ,organized assemble ,mechanism 在纳米材料研究过程中,只有实现对纳米材料微结构的有效控制,才有可能将其更有效地应用于微电子器件等高科技领域中,因此,纳米材料的形貌控制成为当前材料科学研究的前沿与热点。
表面活性剂对纳米三氧化钼形貌的影响
如图1所示。可以看出,产物的粒径均处于纳米
级别。
由图1结果可以看出,阳离子表面活性剂十六
烷基三甲基溴化铵存在时,制得的纳米三氧化钼为
不规则棒状,分布极不均匀,如图1(a)。这是由于
阳离子表面活性剂可以通过静电吸引力吸附于钼
酸铵颗粒的缝隙壁上,但吸附状态不同于阴离子
分析采用D/max-rB转靶X射线衍射仪(型号为日
本理学D/max 2400),测试条件:电压35 kV; Cu
靶;扫描速度0·02 (°)·s-1;扫描范围(2θ) 10°~
60°。形貌粒度分析采用JEOL JSM-6360扫描式电
子显微镜。
1. 2 实验过程 取定量的仲钼酸铵及表面活性
色、电致变色性能,常作为一系列敏感元件的表层
涂料,这是片状的纳米三氧化钼在涂装成膜时,更
有利于与被涂物平行,互相连接、层叠排列,完
整紧密地覆盖被涂物[9~12]。所以,纳米三氧化钼
的制备及其形貌的控制具有一定的研究意义和
价值。
目前纳米三氧化钼的制备方法主要有沉淀法、
水热法、溶胶凝胶法等。如日本的Kumagai等将
可制备出粒径为50 nm左右的球形纳米三氧化钼。随着阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(DBS)浓度的增大,产物纳米三氧化钼的形貌由
球形转变为束状、层状。
关键词:表面活性剂;三氧化钼;纳米
do:i 10. 3969/.j issn. 0258-7076. 2010. 05. 028
中图分类号: TF111. 34; TF841. 2 文献标识码: A 文章编号: 0258-7076(2010)05-0781-05
表面活性剂在纳米技术中的应用
[30]黄海鸥，余刚．壳聚糖类絮凝剂及其在水处理中的应用给水排水，1999，25(11)：81[31]施凯，田立英，刘振儒综合治理药厂废水的研究水处理技术，1999，25(1)：54--58表面活性剂在纳米技术中的应用孙国良(中国石化仪征化纤股份有限公司产品技术开发中心仪征21．1900)摘要本文综述了表面活性剂在纳米技术中的应用。
论述了袁面活性剂在液相沉淀法和微乳液法制备纳米材料中的作用和原理。
详细介绍了表面活性剂在纳米复合材料制备中对粘土的有机化处理机理。
并对纳米材料表面处理工艺中表面活性荆应用作了较．g,49N阐述。
关键词表面活性剂；纳米材料“小是美丽的”，纳米材料以其特有的尺寸效应、电子效应、光学效应和双亲双疏效应广泛应用于农业、电子、化工、通信、环保和制药甚至武器制造等领域。
纳米技术正成为继电子技术、生物技术和基因工程之后的又一项可能对人类文明产生深远影响的新产业革命。
表面活性剂具有独特的亲油亲水结构，具有乳化、润滑、洗净、分散、抗静电、杀菌等一系列作用，被誉为“工业味精”。
广泛应用于工农业生产和人类生活的各个方面。
因此从纳米技术诞生伊始，表面活性剂在纳米材料的制备和应用过程中都起着极为重要的作用。
如在纳米材料的制备技术中，利用表面活性剂优良的乳化和表面活性性能，制备微乳液，每一个微乳液囊作为一个微型反应器，从而制备颗粒均匀的纳米粒子。
表面活性荆在纳米技术中的另一个重要作用就是对纳米粒子进行表面处理。
有利于其在其它高分子疏水材料：}r的分散，极大地拓宽了纳米材料的应用领域。
1表面活性剂在纳米材料制备中的应用纳米材料的颗粒尺寸、形貌和晶型的均一性是纳米材料卓越功能的可靠保证，因此在纳米材料的合成过程中，必须有效地控制粒子的粒径大小及分布、粒子的形貌及团聚状态。
表面活性剂的引入成为经济和卓有成效的手段之一。
1．1在液相沉淀法中应用目前合成纳米材料主要有三种：固相法、液相法和气相法。
其中尤以液相沉淀法最为典型也是最主要的的合成方法。
【精品文章】一文了解表面活性剂在纳米氧化锌制备中的应用
一文了解表面活性剂在纳米氧化锌制备中的应用
纳米ZnO粉体具有独特的光学、电学、力学和磁学等方面的性能，广泛应用在催化剂、光电子、微电子、磁学和生物学等领域。
然而，纳米ZnO粉体表面由于其巨大的表面能，导致颗粒很容易团聚在一起，严重影响最终产品的性能。
如何防止团聚是制备纳米ZnO的关键性问题之一，下面小编介绍通过在反应体系中加入表面活性剂对粉体表面进行修饰改性，制备粒度分布均匀、分散性好的纳米ZnO粉体。
一、表面活性剂概述
1、表面活性剂定义
表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列并使表面张力显著下降的物质。
表面活性剂分子结构特点是：
（1）具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团。
（2）亲水基团常为极性的基团，而憎水基团常为非极性烃链.
（3）两端为不对称的分子结构。
表面活性剂通过亲/疏水作用可自组装形成不同的聚集体。
在油－水－表面活性剂－助表面活性剂体系中，当表面活性剂浓度较低时，形成的是乳状液；当浓度超过临界胶束浓度（CMC）时，表面活性剂分子聚集成胶束；当浓度进一步增大时，即可形成微乳液；当分散相浓度达到40%～50% 时，则由微乳液的球形胶束转变为棒状、层状等胶束。
表面活性剂的不同胶束状态
2、表面活性剂作用
表面活性剂分子具有自组装效应和立体几何效应，在纳米粉体制备过程。
表面活性剂在纳米技术中的应用
3.表面活性剂的理化性质与生物性质
▪ 临界胶束浓度
▪ 表面活性剂在溶液中超过一定浓度时会 从单体（单个离子或分子）缔合成为胶态聚 合物，即胶束（或称胶团）。开始形成胶束 的浓度称为临界胶束浓度 (critical micelle concentration) ，用CMC表示。当溶液中 形成胶束后溶液的性质如渗透压、浓度、界 面张力、摩尔电导等都存在突变现象。
4.弯矩效应——弯矩在正胶团体系中的作用。 （弯矩是指各向异性的界面上应力的法向分 量与切向分量之差的第一阶矩。）与表面活 性剂分子的几何构型和荷电特性有关。
论点： 在胶团体系中，负值的表面活性 剂作用形成的溶液界面张力将促使体系形成 大量的微小胶团，而微小胶团的大量形成将 使界面张力上升到一个很小的正值。
了解表面活性剂在界面上的作用可以有 效的解决微粒的合成细化、稳定、表面修 饰和改性等问题。
2.表面活性剂在界面上的吸附 可以用吉布斯公式表示：
通过吉布斯公式可以选择表面活性剂或计算胶 团尺寸。
（1）表面活性剂在气-液界面上的吸附
可以根据上边公式计算出表面吸附 量的值，并从吸附量值计算出表面上每个表 面活性剂分子所占的平均面积。将此面积与 来自分子结构计算出来的分子大小相比较可 判断表面活性剂分子在吸附层中的取向和排 列状态。
第二章 表面活性剂的分类、功 能和作用原理
一、定义与分类
1.表面活性剂 对于某种水溶液，加入少量溶质，溶液表面
张力急剧下降，但达到一定浓度后，随着溶液浓 度增加表面张力值不再变化。加入的这种溶质就 叫表面活性剂。它对水溶液有表面活性。
例：有机酸盐、有机胺盐、磺酸盐、苯磺酸 盐、聚乙烯醚等
2.分类
（2）表面活性剂在油-水界面上的吸附
表面活性剂在制备纳米颗粒所起的作用
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控制结构
表面活性剂分子的两亲性结构特点决定表面活性剂分子在 溶液表面能形成分子定向排列，利用表面活性剂这一特性可以 选择特定结构的表面括性剂，设计特殊的制备方法，得到理想 的纳米结构材料。
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5
纳米颗粒的应用
在医学中的应用
在催化中的应用
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6
表面活性剂在制备纳米颗粒所起的作用
硬模板作用
形貌调控
软模板作用 稳定分散剂
微型反应器
表面改性
控制结构
编辑课件ppt阳极氧化铝膜、多孔硅、分子筛、胶态晶体、碳纳米管 和限域沉积位的量子阱等；
硬模板的特点：具有较高的稳定性和良好的空间限域作用，能严格地控 制纳米材料的大小和形貌，但硬模板结构比较单一，因 此用硬模板制备的纳米材料的形貌通常变化较少。
8－18C 长链烷基等非极性基团
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2
肥皂的亲油基与亲水基示意图
洗衣粉的亲油基编辑与课件亲pp水t 基示意图
3
表面活性剂的重要作用
表面活性剂的用途极广，主要有五个方面：
1.润湿作用 2.起泡作用 3.乳化作用 4.增溶作用 5.洗涤作用
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4
纳米颗粒
纳米颗粒，又 称纳米尘埃，纳米 尘末，指纳米量级 的微观颗粒。它被 定义为至少在一个 维度上小于200纳 米的颗粒。
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微型反应器
胶团微型反应器模型
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表面改性
表面活性剂亲水基团对固体的吸附性和化学反应活性及其降低 表面张力的特性可以控制纳米微粒的亲水性或亲油性、表面活性， 同时对纳米微粒表面进行改性：
表面活性剂辅助的纳米材料的控制合成和机理研究
山东大学博士学位论文Ｆｉｇｕｒｅ４ＴＥＭｉｍａｇｅｓｏｆ（Ｌｅｆｔ）ｔｈｅｏｒｄｅｒｅｄｃｈａｉｎｓｏｆｐｒｉｓｍａｔｉｃＢａＣｒ０４ｎａｎｏｐａｎｉｃｌｅｓ；（Ｒｉｇｈｔ）ＲｅｃｔａｎｇｕｌａｒｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｏｆＢａＣｒ０４ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓＴｈｅｓｅｗｅｒｅｆｏｒｍｅｄｂｙｔＷＯｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｃｈａｉｎｓｐｒｅｐａｒｅｄｉｎＡＯＴｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎｓａｔ［Ｂａ２＋】：【Ｃ向４２‘】ｍｏｌａｒｒａｔｉｏ＝ＩａｎｄＷ＝１０ＡｒｒｏｗｓｈｏｗｓｄｉｓｌｏｄｇｅｄｐａｎｉｃｌｅｓｒｅｖｅａｌｉｎｇｔｈｅｐｒｉｓｍａｔｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅｓＳｃａｌｅｂａｒ＝５０ａｍＩｎｓｅｔ．ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｍｇｉｖｅｓｔｈｅｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓｆｒｏｍｚｏｎｅａｘｅｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｐａｒａｌｌｅｌｔｏｔｈｅ［１００］ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｐｉｌｅｎｉ等人选择合适的离子表面活性剂作为补偿离子，可以获得更好晶形的纳米材料，另外通过三种微乳液的混合还可以获得合金或复合纳米材料；在微乳液合成的过程中［Ｈ２０］：［ｏｉｌ］：［ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ］比是影响纳米晶形态的重要因素‘１２４。
２６１。
图４所示为Ｍ．“等人在ＡＯＴ微乳液中合成的ＢａＣｒＯ。
超晶格的ＴＥＭ照片。
该方法通过改变水与表面活性剂之比值Ｗ（［Ｈ２０］／［ＮａＡＯＴ］）年『ｌ［Ｂａ２＋】／［Ｃｉ０４２＂】摩尔比来控制产物的形态【””。
（２）在表面活性剂微环境与修饰作用下纳米材料的合成。
ＸｉａＹｏｕｎａｎ等人¨２８】利用聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）作为修饰剂，用乙二醇作为还原剂，制备出了Ａｇ的纳米立方块（图５）。
ＰＶＰ的浓度以及ＰＶＰ与ＡｇＮ０３的摩尔比是影响产物形态和大小的决定因素。
物理实验技术中纳米粒子合成与精确控制技巧
物理实验技术中纳米粒子合成与精确控制技巧在物理科研领域中，纳米技术的快速发展和广泛应用引起了人们的广泛关注。
纳米技术是利用纳米尺度（1纳米等于10^-9米）下物质的特殊性质和行为来开发新的应用和制造新的材料。
在纳米技术中，纳米粒子合成与精确控制是其中的关键环节。
本文将介绍一些常见的纳米粒子合成方法和精确控制技巧，并讨论其在物理实验技术中的应用。
一、纳米粒子合成方法1. 溶剂热法溶剂热法是一种常见的纳米粒子合成方法。
其原理是通过溶剂热反应，在高温下使金属盐或金属有机化合物在溶剂中溶解，并与还原剂反应生成纳米粒子。
这种方法可以合成具有可控形貌和尺寸的金属纳米粒子。
同时，通过调节反应条件和添加不同的表面活性剂，还可以实现纳米粒子的形貌控制和表面修饰。
2. 水相合成法水相合成法是一种较为简易、环境友好的纳米粒子合成方法。
其原理是将金属盐加入到水溶液中，通过调节溶液的化学反应条件，通过还原剂还原金属离子生成纳米粒子。
水相合成法可以制备各种金属和半导体纳米粒子，并且可以实现纳米粒子在水溶液中的稳定分散。
3. 气相合成法气相合成法是一种常用的纳米粒子合成方法。
其原理是将金属有机化合物或金属化合物蒸发在高温下，经由气相反应生成纳米粒子。
这种方法可以合成高纯度、高结晶度的纳米粒子，并且可以通过调节反应条件控制纳米粒子的尺寸和形貌。
二、纳米粒子的精确控制技巧1. 表面修饰表面修饰是精确控制纳米粒子性质的重要手段之一。
通过在纳米粒子表面引入功能性分子或聚合物，可以改变纳米粒子的表面性质和稳定性。
例如，可以在纳米粒子表面修饰亲水基团，使纳米粒子在水溶液中更加稳定分散。
同时，通过调节表面修饰分子的结构和含量，还可以实现纳米粒子的生物兼容性和靶向输送。
2. 外场调控外场调控是一种常用的纳米粒子精确控制技巧。
通过磁场、电场、温度等外场调控手段，可以实现对纳米粒子的定向组装和精确定位。
例如，可以通过磁场作用使具有磁性的纳米粒子自组装成有序结构，实现纳米粒子的纳米线、纳米带等特殊形貌的构筑。
纳米粒子合成方法
纳米粒子合成方法纳米粒子是具有纳米级尺寸的微粒，具有较大的比表面积和特殊的物理、化学特性，因此在材料科学、医学、能源等领域具有广泛的应用前景。
合成纳米粒子是研究人员必须面对的关键问题之一，因为合适的合成方法不仅能够精确控制纳米粒子的形状、大小和组成，还能够影响其物理化学性质和应用效果。
本文将介绍几种常见的纳米粒子合成方法。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的纳米粒子合成方法，通过溶液中的化学反应使溶胶逐渐形成凝胶，然后通过干燥和煅烧等步骤制备纳米粒子。
这种方法可以通过控制溶胶溶液中的化学成分和条件来调控纳米粒子的形状和尺寸。
例如，通过溶胶-凝胶法可以合成金属纳米粒子、氧化物纳米粒子等。
2. 热分解法热分解法是一种利用热能将金属盐类或金属有机络合物转化为金属纳米颗粒的方法。
通常使用高温和惰性气氛来控制热分解反应。
这种方法可以实现对纳米粒子形貌和尺寸的精确控制。
例如，通过调节反应温度和时间，可以合成球形、棒状或片状的金属纳米粒子。
3. 水热法水热法是一种利用水热条件下的化学反应来制备纳米颗粒的方法。
该方法常用于合成金属氧化物纳米颗粒和碳基材料。
在高温高压的水热环境下，溶液中的化学物质会在一定的时间内发生反应，从而合成所需的纳米颗粒。
纳米颗粒的形貌和尺寸可以通过调节反应条件和反应时间来实现。
4. 水相/油相界面法水相/油相界面法是一种通过油相与水相的界面上发生的反应来制备纳米颗粒的方法。
通常使用表面活性剂作为界面剂来调控纳米颗粒的大小和形貌。
在水相/油相体系中，溶剂中的油相可溶解或包裹微量的金属形成一种包裹形态，然后在界面上通过还原反应形成纳米粒子。
这种方法可以合成具有特定形状和空腔的纳米颗粒。
5. 生物法生物法是利用生物体或其生物产物作为模板或催化剂来合成纳米材料的方法，它具有绿色环保的优势。
例如，使用细菌、病毒和酵母等生物体可以直接将金属离子还原为相应的金属纳米颗粒。
此外，还可以利用生物产物中的特殊结构和功能，如基因工程、合成生物学等技术来合成具有特殊形貌和特性的纳米颗粒。
纳米材料的结构与形貌控制
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1. 成核过程
成核过程是液相纳米晶体生长的起始过程。 晶体生长过程主要分为成核控制和扩散控制。 对于很小的晶体，可能不存在位错或其它缺陷，生长是 由分子或离子一层一层地沉积进行的。 因此，对于成核控制的晶体生长，成核速率可看作是晶 体生长速率。 当晶体的某一层长到足够大时，溶液中的离子在完整表 面上不能找到有效吸附点而使晶体的生长停止，这时，单 个表面晶核和溶液之间形成不稳定状态。
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根据成核理论，成核半径： Rk＝－2σ/ΔGv 其中，σ为液体与固体界面的表面张力，ΔGv为恒体 积条件下反应的自由能变化。由上式推论：如果要促进 成核，减小成核半径Rk，那么可以通过增加反应的ΔGv， 或者减小表面能σ来实现。对于确定的反应，ΔGv是很难 改变多少的，固液界面的张力却可以通过添加表面活性 剂来实现。因此，表面活性剂在纳米晶的制备过程中被 大量使用，实验结果也证实这确实是一种有效的制备高 质量量子点的方法。
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从晶体学的角度来看，纳米晶的形成是一个各个晶 面竞争生长的过程。由于各晶面原子密度不同，表面 能量不同，由此导致吸附和沉积行为不同，生长速率 不同，生长快的晶面会自动消失。因此一般纳米晶最 后结晶比较完美的产品都是被某些特定的晶面族所包 裹。 对于最终产品维度、尺寸和形貌的控制手段依颗粒 种类、尺寸形貌等结构的要求的不同而不同，可以在 合成的各个阶段实现。
HPA：8%；20%；60%。 高表面修饰剂浓度，引起生 长方向改变。
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E 溶剂的影响
在半导体纳米材料的制备中，主要制备的是低维II-VI和IIIV化合物（纳米点、纳米线、纳米棒、纳米管等）。其中 现阶段做的最成功的是CdE（E=S,Se,Te),在此我们讨论 水热制备CdE的方法及溶剂对其形貌控制的影响。 现在制备CdE主要有以下途径： 一般是将溶液装入Teflon高压釜后在80-180℃反应312h，并且在空气中冷凝到室温。在此过程中，各种溶 剂被用来控制晶体的形状，大小和晶相.
纳米材料与技术期末考试复习
2017年《纳米材料与技术》期末复习一、填空题（每空格0.5分，共15分）二、选择题（单项，每题1分，共15分）第一章：纳米科学技术概论一、纳米科学技术的发展历史——1、1959年12月，美国物理学家费曼在加州理工学院召开的美物理学会会议上作了一次富有想象力的演说“最底层大有发展空间”，费曼的幻想点燃纳米科技之火。
2、1981年比尼格与罗勒尔发明了看得见原子的扫描隧道显微镜（STM）。
3、1989年在美国加州的IBM实验内，依格勒博士采用低温、超高真空条件下的STM操纵着一个个氙原子，实现了人类另一个幻想——直接操纵单个原子。
4、1991年，日本的饭岛澄男教授在电弧法制备C60时，发现氩气直流电弧放电后的阴极碳棒上发现了管状结构的碳原子簇，直径约几纳米，长约几微米碳纳米管。
5、1990年在美国东海岸的巴尔的摩召开第二届国际STM会议的期间，召开了第一届国际纳米科学技术会议，该会议标志纳米科学技术的诞生。
二、纳米科学技术基本概念——纳米、纳米技术及其分支、纳米科学技术及其分支：纳米技术主要包括纳米材料的制造技术、微机械和微电机的制造技术、纳米器件的制造技术和纳米生物器件及纳米药物的制造技术。
1993年，国际纳米科技指导委员会将纳米科学技术划分为6个分支学科，分别是纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学。
纳米组装体系是以纳米颗粒或纳米丝、纳米管及纳米尺寸的孔洞为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。
根据纳米结构体系构筑过程中的驱动力是靠外因，还是靠内因来划分，大致可分为两类:一是人工纳米结构组装体系，二是纳米结构自组装体系。
第二章：纳米材料学一、纳米材料的分类：❶按功能分为半导体纳米材料、光敏型纳米材料、增强型纳米材料和磁性纳米材料；❷按属性分为金属纳米材料、氧化物纳米材料、硫化物纳米材料、碳（硅）化合物纳米材料、氮（磷）等化合物纳米材料、含氧酸盐纳米材料、复合纳米材料。
表面活性剂对纳米ZnS电极材料电化学性能的影响
表面活性剂对纳米ZnS电极材料电化学性能的影响王安耸;陈秀娟;周鹏程;张鹏林【摘要】采用溶剂热法通过表面活性剂PVP改性所合成纳米ZnS电极材料.XRD、SEM、TEM测试结果表明,经表面活性剂PVP改性后的纳米ZnS结晶度明显提升,具有更完整的晶体结构;并且改性后产物晶粒尺寸更加均一,球形形貌更加完整,团聚现象明显改善.电化学性能测试结果表明,PVP改性后的纳米ZnS负极材料表现出更佳的循环稳定性,其首次可逆比容量可达到557.7 mAh/g,循环50次后可逆比容量仍保持在420 mAh/g,电化学性能明显高于改性前ZnS电极材料.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2019(050)006【总页数】6页(P61-65,74)【关键词】溶剂热法;表面活性剂PVP;纳米ZnS;电极材料;电化学性能【作者】王安耸;陈秀娟;周鹏程;张鹏林【作者单位】兰州理工大学甘肃省有色金属省部共建国家重点实验室,兰州730050;兰州理工大学机电工程学院,兰州 730050;兰州理工大学甘肃省有色金属省部共建国家重点实验室,兰州 730050;兰州理工大学甘肃省有色金属省部共建国家重点实验室,兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TM9100 引言21世纪以来，随着经济和科技的快速发展，不可再生资源的消耗问题和环境污染问题日益严峻，新能源材料的开发和利用则显得尤为重要。
化学电源作为一种新型储能和能源转换装置受到了人们的广泛关注。
在众多化学电源中，锂离子电池具有能量密度高、开路电压高、循环使用性能好、无记忆效应和绿色环保等优势，在作为可移动和便携设备的储能装置中有着明显的优势。
但是，随着电子产业和信息产业等高新技术产业的迅猛发展，对锂离子电池的能量密度和循环性能等各个方面有了更高的要求。
目前，在商业化的锂离子电池体系中，石墨类碳材料最早被用于替代金属锂材料并已成为现今主流的负极材料，但是石墨的理论比容量仅为 372 mAh/g[1]，无法满足人们对储能设备的要求。
纳米材料的形貌控制
纳米材料的形貌控制1 概述纳米材料是指材料的三维尺寸中至少有一维处于纳米尺度(1-100 nm)，或由纳米尺度结构单元构成的材料。
随着纳米材料尺寸的降低，其表面的晶体结构和电子结构发生了变化，产生了如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等宏观物质所不具有的特殊效应，从而具有传统材料所不具备的物理化学性质。
纳米材料的尺度处于原子簇和宏观物质交界的过渡域，是介于微观原子或分子和宏观物质间的过渡亚稳态物质，它有着与传统固体材料显著不同的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应[1]，表现出奇异的光学、磁学、电学、力学和化学特性。
1.1 纳米材料的特性1.1.1 量子尺寸效应当粒子的尺寸下降到某一临界值时，其费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级，并且纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据的分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，使得能隙变宽的现象，称为纳米材料的量子尺寸效应。
当能级间距大于磁能、热能、静电能或超导态的凝聚能时，量子尺寸效应会导致纳米颗粒光、电、磁、热及超导电性能与宏观性能显著不同。
量子尺寸效应是未来光电子、微电子器件的基础。
1.1.2 小尺寸效应当纳米材料的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等外部物理量的特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米颗粒表面层附近的原子密度减小，从而导致其光、电、磁、声、热、力学等物质特性呈现出显著的变化：如熔点降低；磁有序向磁无序态，超导相向正常相的转变；光吸收显著增加，并产生吸收峰的等离子共振频移；声子谱发生改变等，这种现象称为小尺寸效应。
纳米材料的这些小尺寸效应为实用技术开拓了新领域。
1.1.3 表面效应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化而急剧增大后引起的材料性质上的变化。
随着材料尺寸的减小，比表面积和表面原子所占的原子比例将会显著增加。
例如，当颗粒的粒径为10 nm时，表面原子数为晶粒原子总数的20%，而当粒径为l nm时，表面原子百分数增大到99%。
纳米材料的制备流程和关键步骤详解
纳米材料的制备流程和关键步骤详解纳米材料是具有纳米级尺寸的材料，其颗粒大小通常在1到100纳米之间。
由于其特殊的尺寸效应和表面效应，纳米材料具有许多独特的物理、化学和生物学性质，因此在各个领域具有广泛的应用前景，如能源、电子、医疗、环保等领域。
本文将详细介绍纳米材料的制备流程和关键步骤。
一、纳米材料的制备流程纳米材料的制备过程通常包括原料准备、物质合成、后处理和表征四个主要步骤。
下面将对每个步骤进行详细解释。
1. 原料准备纳米材料的制备需要精确控制原料的含量、性质和比例。
在这一步骤中，需要选择适宜的原料，进行精细的加工和处理。
2. 物质合成物质合成是纳米材料制备的核心步骤，它决定了最终产物的形貌、尺寸和性能。
纳米材料的制备方法包括物理法、化学法、生物法等多种途径。
在物质合成过程中，通常需要控制反应条件（如温度、压力、反应时间）以及添加催化剂或表面活性剂等。
3. 后处理后处理是为了提高纳米材料的纯度、分散性和稳定性。
例如，可以通过洗涤、离心、过滤、干燥等步骤去除杂质和溶剂，并使纳米材料分散均匀。
4. 表征表征是对制备得到的纳米材料进行物理、化学和结构等方面的分析和表征。
常用的表征技术包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等。
二、纳米材料制备的关键步骤纳米材料的制备过程中存在许多关键步骤，下面将重点介绍以下四个关键步骤。
1. 选择适合的合成方法纳米材料的制备方法有很多种，如溶胶凝胶法、热分解法、溶剂热法等。
对于不同的材料和性质要求，需要选择适合的合成方法。
例如，热分解法适用于金属纳米颗粒的制备，而溶胶凝胶法适用于氧化物或复合材料的制备。
2. 精确控制反应条件反应条件的选择对于纳米材料的形貌和尺寸具有重要影响。
例如，在合成纳米颗粒过程中，温度和浓度的控制可以影响纳米颗粒的尺寸分布和形貌。
因此，在反应过程中需要精确控制温度、压力、反应时间等参数。
纳米颗粒制备工艺的尺寸与形貌调控
纳米颗粒制备工艺的尺寸与形貌调控纳米颗粒是指其尺寸在1到100纳米之间的颗粒，具有独特的光学、电学、磁学、热学和力学性质，广泛应用于材料科学、生物医学、环境科学和能源等领域。
纳米颗粒的尺寸和形貌调控对其性能和应用具有重要影响，因此纳米颗粒的制备工艺中如何实现尺寸和形貌的调控一直是研究的重点之一。
纳米颗粒的尺寸和形貌调控可以通过以下几种方法实现：1. 化学合成法：化学合成法是制备纳米颗粒的主要方法之一。
通过控制反应条件、配比比例、溶剂选择等参数，可以控制反应过程中的核聚合速率和生成固相晶体的速率。
例如，溶液中的反应物浓度、溶液温度、反应物摩尔比、加入表面活性剂等可以影响合成颗粒的尺寸和形貌。
2. 物理方法：物理方法是通过物理手段制备纳米颗粒的方法。
常用的物理方法包括溅射法、热蒸发法、激光燃烧法等。
这些方法通过控制反应环境中的压力、温度、反应时间等参数，实现纳米颗粒的尺寸和形貌的调控。
例如，溅射法中，溅射能量、气体氛围、靶材组分等可以影响合成颗粒的尺寸和形貌。
3. 生物法：生物法是利用生物体内的酶、核酸或细胞等生物体部分或整体作为模板制备纳米颗粒的方法，也被称为生物制备法。
由于生物体具有自组织和自组装的特点，利用生物法可以制备出尺寸和形貌可控的纳米颗粒。
例如，利用细胞自身的酶或蛋白质，可以在体外合成纳米颗粒，并通过表面修饰或组装获得特定尺寸和形貌的纳米颗粒。
纳米颗粒的尺寸和形貌调控涉及到多个因素，包括反应条件、反应物性质、溶剂特性、溶液浓度等。
在制备工艺中，需要通过实验和模拟方法，综合考虑这些因素，并进行系统优化。
同时，由于纳米颗粒尺寸和形貌对应用性能的重要影响，需要进一步研究纳米颗粒的制备机理，深入了解不同调控方法的作用机制，从而指导实际应用中的尺寸和形貌调控。
总之，纳米颗粒的尺寸和形貌调控是纳米科技领域的关键问题之一。
通过化学合成法、物理方法和生物法等不同途径，可以实现纳米颗粒尺寸和形貌的调控。
静置沉淀在纳米材料合成中对尺寸分布与形貌控制的影响研究
静置沉淀在纳米材料合成中对尺寸分布与形貌控制的影响研究尺寸分布和形貌控制是纳米材料合成中非常重要的研究方向。
而静置沉淀是一种常用的合成方法，通过在溶液中静置沉淀来形成纳米材料。
静置沉淀法是一种简单而有效的方法来合成纳米材料。
它的原理是利用反应物在溶液中缓慢沉淀的过程来形成纳米粒子。
在这个过程中，尺寸分布和形貌控制的研究变得非常重要。
首先，静置沉淀对尺寸分布的影响需要被研究。
在静置沉淀中，沉淀速度是尺寸分布的关键因素之一。
如果沉淀速度太快，会导致粒子聚集形成大型颗粒，从而影响尺寸分布的均匀性。
因此，调节反应条件如温度和反应时间，可以实现不同尺寸的纳米颗粒的合成。
其次，静置沉淀还对形貌控制有重要影响。
在沉淀过程中，由于溶液中反应物的浓度变化，纳米粒子的形态也会随之改变。
研究发现，控制沉淀速度可以控制纳米颗粒的形貌。
当沉淀速度较快时，纳米颗粒通常呈现较规则的形状，如球形或立方形。
而当沉淀速度较慢时，纳米颗粒往往呈现不规则的形状，如纳米棒或纳米片。
在静置沉淀中还可以通过控制添加剂或表面活性剂的使用来进一步调控纳米材料的尺寸分布和形貌。
添加剂可以改变反应物的浓度梯度，在沉淀过程中引入额外的能量吸收或扩散，从而影响纳米粒子的尺寸和形貌。
表面活性剂则可以调节溶液中纳米粒子之间的相互作用，控制纳米颗粒的形态和大小。
此外，静置沉淀还可以通过控制溶液的酸碱度或pH值来影响纳米材料的尺寸分布和形貌。
溶液的酸碱度可以改变反应物的溶解度和反应速率，从而影响纳米粒子的沉淀速率和尺寸分布。
在酸性条件下，纳米颗粒往往会较小而均匀。
而在碱性条件下，纳米颗粒往往较大而不规则。
综上所述，静置沉淀在纳米材料合成中对尺寸分布和形貌的控制至关重要。
通过调节反应条件、使用添加剂或表面活性剂以及控制溶液的酸碱度，可以实现纳米颗粒尺寸和形貌的精确控制。
这对于纳米材料的应用和性能提升具有重要意义。
静置沉淀是一种简单而有效的纳米材料合成方法。
在静置沉淀过程中，溶液中的离子或分子之间发生反应并沉淀形成纳米颗粒。
自-模板法及其在纳米材料制备中的应用
模板法及其在纳米材料制备中的应用***（******＊*＊＊**，＊****＊)摘要:纳米材料的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应使其展现出许多特有的性质,在电子、环境保护、生物医药等领域具有广阔的应用前景。
本文主要综述了软、硬模板法制备纳米材料的研究进展，重点介绍几种常见软模板法制备无机纳米材料的基本原理和主要特点,并在此基础上提出了模板法制备纳米材料需要解决的问题和应用前景。
关键词:模板法；软模板;硬模板;纳米材料１引言纳米材料由于其本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，展现出许多特有的物理性质、化学性质,在催化、医药、滤光、水体处理、光吸收、磁介质及新材料等方面具有广阔的应用前景而备受关注[1]。
在纳米材料的制备研究中,研究人员一直致力于对其组成、结构、形貌、尺寸、取向等方面进行控制，以使得制备出的材料具备各种预期的或特殊的物理化学性质。
基于此,近年来模板法制备纳米材料引起了广泛的重视，该方法基于模板的空间限域作用实现对合成纳米材料的大小、形貌、结构等的控制。
由于模板法合成纳米材料相比于其他方法有如下显著的优点:（1)模板法合成纳米材料具有相当的灵活性、（２)实验装置简单,操作条件温和、(3）能够精确控制纳米材料的尺寸、形貌和结构、（4）能够防止纳米材料团聚现象的发生,从而引起了广泛的关注[２］。
2 模板分类模板法根据其模板自身的特点和限域能力的不同又可分为硬模板和软模板两种。
二者的共性是都能提供一个有限大小的反应空间，区别在于前者提供的是静态的孔道,物质只能从开口处进入孔道内部；而后者提供的是处于动态平衡的空腔,物质可以透过腔壁扩散进出[3]。
３硬模板法制备纳米材料硬模板是指以共价键维系特异形状的模板。
主要指一些由共价键维系的刚性模板。
如具有不同空间结构的高分子聚合物、阳极氧化铝膜、多孔硅、金属模板天然高分子材料、分子筛、胶态晶体、碳纳米管和限域沉积位的量子阱等。