纳米材料基础-电学性质
纳米结构与纳米材料基础词汇
纳米结构与纳米材料基础词汇纳米科学技术Nano-ST自上而下top down自下而上bottom up纳米物质Nanostructured materials国家纳米技术推进计划National Nanotechnology Initiative--NNI纳米科学nanoscience纳米技术狭义的nanotechnology纳米工程nanoengineering超薄膜ultrathin films体材料bulk materials纳米技术nano scale technology纳米科学nano scale science纳米材料nanostructure materials或nanomaterials纳米结构nanostructure1.纳米材料nanomaterial2. 纳米晶或纳米相nanocrystalline or nanophase3.纳米非晶态材料nano amorphous materials4. 纳米半导体材料nano semiconductors5.纳米陶瓷材料nano ceramic materials6.纳米复相材料nanomultiphase materials7.纳米结构nanostructural8. 纳米技术nanotechnology9.纳米组装体系nanostructured assembling system10. 胶体化学colloid chemistry11.人造超原子artificial superatoms12. 原子簇cluster13.超微粒子ultra-fine particle14. 人造原子artificial atoms15.扫描隧道显微镜scanning tunneling microscope, STM 16.化学气相沉积chemical vapor deposition CVD17.激光诱导化学气相沉积laser induced chemical vapor deposition LICVD18.性质property19. 力学性质mechanical property20.光学性质optics property21. 电学性质electronics property22.磁学性质magnetic property22. 纳米结构块体nanaostructureed bulk23.纳米复合材料nano-composite materials24. 纳米簿膜材料nanofllm materials25.溶胶—凝胶法Sol-Gel26. 碳纳米管carbon nano-tube27.同轴纳米电缆coaxial nanocable28. 抗折强度flexural strength29.微观形貌microstructure30. 透射电镜TEM tunneling electric microscope31.介观固体mesoscopy solid32.气体蒸发法gas evaporation method33.气体冷凝法gas-condensatin method34. 蓝移blue shift35.红移red shift36.磁性液体magnetic fluid37.纳米生物材料nano-biomaterials38.单晶single crystal39.多晶polycrystal40. 粘度viscosity41.抗拉强度tensile strength42.抗压强度compressive strength43.晶界crystal boundary44.纳米超导体nanosuperconductor45.半导体semiconductor46.介电性能dielectric performance47.纳米器件nano-device48.纳米机器人nanorobert49.微机电系统MEMS microelectric mechanics system50.化合物compound51.电子特性electronic character52.量子点quantum dot53纳米阵列nanoarray54.表面效应surface effect55.量子尺寸效应quantum size effect56.散射dispersion57.吸收absorb58.量子理论quantum theory59.能带理论energy bind theory60.催化catalysis61.纳米结构陶瓷nano-structural ceramics62.界面boundary63. 制备方法produced method64.液相法liquid-phase method65. 固相法solid-phase method66.共沉淀法co-precipitate method67. 纤维fiber68.超细粉末ultra-fine powder69. 团聚agglomerate70.量子芯片quantum chip77. 一维one dimension78.二维two dimension79. 三维three dimension80.强度strength81. 结构陶瓷structural ceramics 82.塑性形变plastic deformation83.脆性断裂brittle fracture84.量子quantum85.机理mechanism86.功能陶瓷functional ceramics87.功能玻璃functional glass88.金属Metal89.合金Alloy90.硬度hardness91分散disperse92.表面活性剂surface activity reagent93.表面修饰surface modify94. 纳米线nano-line95. 纳米丝nano-thread96.纳米棒nano-rod97. 氢键hydrogen valent98.纳米自组装nano-self- assembling99. 结构与性能composition structure performance100.多量子阱自组装self- assembling multi-quantum-well structure纳米尺度nanoscale纳米基元nano-unit纳米结构单元nanostructure unit纳米材料nanomaterial纳米技术nanotechnology纳米结构体系nanostructure system纳米组装体nanostructure assembling system 纳米器件nanodevice碳纳米管carbon nanotubes，CNTs原子团簇atom cluster单分散颗粒[系] monodispersed particle纳米颗粒nanoparticle团粒aggregate纳米粉体nano-powder纳米纤维nano-fibre纳米薄膜nano-film纳米块体nano-bulk纳米孔nano-pore纳米晶体材料nanocrystalline material 纳米非晶材料amorphous nanomaterial纳米准晶材料quasi-crystal nanomaterial金属纳米材料metallic nanomaterial无机非金属纳米材料inorganic non-metallic nanomaterial高分子纳米材料polymer nanomaterial纳米复合材料nanocomposites结构纳米材料structured nanomaterial功能纳米材料functional nanomaterial生物医用纳米材料biomedical nanomaterial 小尺寸效应small-size effect表面效应surface effect量子尺寸效应quantum size effect宏观量子隧道效应macroscopic quantum tunneling effect，MQT惰性气体沉积法inert gas deposition物理粉碎法physics grinding高能球磨法high energy ball mill溅射法sputtering物理粉碎法physics grinding 爆炸法explosion 喷雾法spraying冷冻干燥法freeze drying化学气相沉积法chemical vapor deposition，CVD沉淀法precipitation水热合成法hydrothermal synthesis溶胶-凝胶法sol－gel辐射化学合成法radiation chemical synthesis快速凝固法rapidly quenching强烈塑性变形法severe(intense) plastic deformation非晶晶化法amorphous solid crystallization 溅射法sputtering非晶晶化法crystallization of amorphous solid原位复合法in-situ composite插层复合法intercalation hybrids微乳液法micro emulsion模板合成法template synthesis自组装法self-assembly石墨电弧放电法graphite arc discharge快速凝固法rapidly quenching表面处理surface treatment表面修饰surface decoration稳定化处理passivating treatmentX射线衍射法X-ray diffractometry ，XRD扫描探针显微镜scanning probe microscopy, SPM扫描隧道显微镜scanning tunneling microscopy, STM扫描近场光学显微镜scanning near-field optical microscopy, SNOM原子力显微镜atomic force microscopy, AFM 扫描电容显微镜scanning capacitance microscopy, SCM磁力显微镜magnetic force microscopy, MFM扫描热显微镜scanning thermal microscopy, STHMX射线衍射法X-ray diffractometry ，XRDX射线衍射线宽化法X-ray diffractometry line broadening, XRD-LBX射线小角度散射法small angle X-ray scattering, SAXS透射电子显微镜法transmission electron microscopy ,TEM 透射电镜法TEM method扫描电子显微镜法scanning electron microscopy , SEM扫描电镜法SEM method拉曼光谱法raman spectrometry红外吸收光谱法infrared absorption spectroscopy穆斯堡尔谱法mossbauer spectrometry光子相关谱法photon correlation spectroscopyBET法BET压汞仪法mercury porosimetry纳米压痕仪nano impress,NI4.6.16扫描探针显微法scanning probe microscopy, SPM扫描隧道电子显微法scanning tunneling electron microscopy,STM扫描近场光学显微法scanning near-field optical microscopy，SNOM原子力显微法atomic force microscopy，AFM扫描电容显微法scanning capacitance microscopy, SCM扫描热显微法scanning thermal microscopy, STHM场离子显微法field ion microscopy, FIM磁力显微法magnetic force microscopy, MFM激光干涉仪laser interferometer激光衍射/散射法laser diffraction and scattering离心沉降法centrifugal sedimentation。
纳米材料的知识点总结高中
纳米材料的知识点总结高中一、纳米材料的定义纳米材料是指至少在一个维度上尺寸在1到100纳米之间的材料，它具有与其尺寸相近的特殊性质。
这些特殊性质包括但不限于光学、电学、磁学、力学、热学、表面活性等。
纳米材料可以是单一的纳米颗粒，也可以是具有纳米结构的纳米复合材料。
二、纳米材料的特性1. 尺寸效应：当纳米尺寸接近于原子和分子的尺寸时，材料的性质会发生巨大的变化，这种现象被称为尺寸效应。
例如，金属纳米颗粒的熔点会比其宏观尺寸的熔点显著降低。
2. 多相效应：纳米材料中存在多种相的转变，例如金属纳米颗粒的相变会导致其性质的改变，从而影响了其应用性能。
3. 表面效应：纳米材料的比表面积远大于宏观材料，因此表面效应在纳米材料中变得尤为重要。
表面效应会影响材料的化学活性、光学性质、力学性质等。
4. 量子限制效应：纳米尺度下的电子、声子等量子效应会导致纳米材料的光学、电学、热学等性质呈现出不同于宏观材料的性质。
三、纳米材料的制备1. 气相法：气相法制备纳米材料的方法包括气相沉积和气相合成等。
气相法制备的纳米材料具有高纯度、可控性好等特点，但生产方法复杂，能耗大。
2. 溶液法：溶液法是一种简单、低能耗的纳米材料制备方法，包括溶胶-凝胶法、溶液合成法等。
溶液法可以制备不同形态的纳米材料，如纳米颗粒、纳米管、纳米片等。
3. 机械法：机械法制备纳米材料的方法包括球磨、高能球磨等。
机械法可以制备出尺寸均一、纯度高的纳米材料，但其生产效率较低。
4. 化学气相沉积法：化学气相沉积法是一种能够在相对较低的温度下制备出高质量纳米材料的方法，具有较高的产率和良好的可控性。
四、纳米材料的应用1. 纳米材料在材料科学领域的应用包括纳米传感器、纳米催化剂、纳米电子器件、纳米光学器件等。
这些应用使得传统材料的性能得到了显著的改善。
2. 纳米材料在生物医学领域的应用包括药物传输、医用材料、生物成像等。
纳米材料的小尺寸和大比表面积使其在生物医学应用中显示出了独特的优势。
纳米材料
用途：
高密度磁记录材料、吸波隐身材料、磁流 体材料、防辐射材料、单晶硅和精密光学 器件抛光材料、微芯片导热基与布线材料、 微电子封装材料、光电子材料、电池电极 材料、太阳能电池材料、高效催化剂、高 效助燃剂、敏感元件、高韧性陶瓷材料、 人体修复材料和抗癌制剂等。
2、纳米固体材料
纳米固体材料通常指 由尺寸小于15纳米的超微 颗粒在高压力下压制成型， 或再经一定热处理工序后 所生成的致密型固体材料。
（二）、纳米材料的奇异特性
具有很高的活性 特殊的光学性质 特殊的热学性质 特殊的磁学性质 特殊的力学性质 特殊的电学性质
1、具有很高的活性
随着纳米微粒粒径减小，比表面积增大， 表面原子数增多及表面原子配位不饱和 性导致大量的悬键和不饱和键等，这就 使纳米微粒具有高的表面活性，并且粒 径越小，表面原子数所占比率越大，比 表面积越大，表面光滑程度变差，形成 凹凸不平的原子台阶，增加了化学反应 的接触面，使其具有优良的催化性能。
2.小尺寸效应
随着颗粒尺寸的量变，在一定 条件下会引起颗粒性质的质变。由 于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理 性质的变化称为小尺寸效应。对超 微颗粒而言，尺寸变小，其比表面 积亦显著增加，从而产生一系列新 奇的性质。
小尺寸效应的主要影响：
1、金属纳米材料的电阻与临界尺寸 2、宽频带强吸收性质 3、激子增强吸收现象 4、磁有序态向磁无序态的转变 5、超导相向正常相的转变 6、磁性纳米颗粒的高矫顽力
4、特殊的磁学性质
主要表现为：超顺磁性、高矫顽力、低居里温度、 高磁化率 。小尺寸超微颗粒的磁性比大块材料 强许多倍，大块的纯铁矫顽力约为80A/m，而当 颗粒尺寸见效到20nm以下时，其矫顽力可增加 1000倍，若进一步减小尺寸，大约小于6nm时， 其矫顽力反而降低到零，表现出所谓超顺磁性
纳米材料的研究进展及应用前景
无机材料论文题目：纳米材料的研究进展及应用前景院系：化学与环境科学学院专业：应用化学年级：##级姓名：###学号：##指导老师：##老师论文提纲题目：纳米材料的研究进展及应用前景前言纳米材料以其所具有的独特性和新的规律，使这一领域成为跨世界材料科学研究领域的“热点”。
一、纳米和纳米材料介绍纳米以及纳米材料的含义二、纳米材料的结构在纳米材料的结构中，存在着两种结构组元，即晶体组元和界面组元。
三、纳米材料的基本特性（1）、力学性质高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。
（2）、热学性质在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。
（3）、电学性质具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点。
（4）、磁学性质在光磁系统、光磁材料中有着广泛的应用。
四、纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法分为物理方法和化学方法。
物理方法有三种。
第一种是真空冷凝法；第二种是物理粉碎法；第三种是机械球磨法；化学方法有五种。
第一种是气相沉积法；第二种是沉淀法；第三种是水热合成法；第四种是溶胶凝胶法；第五种是微乳液法。
五、纳米材料的研究进展纳米材料的研究最初源于十九世纪六十年代对胶体微粒的研究，二十世纪六十年代后，研究人员开始有意识得通过对金属纳米微粒的制备和研究来探索纳米体系的奥秘。
各国在纳米方面的研究成果。
六、纳米材料的前景针对本门开设的电子信息材料，我们这里着重介绍纳米材料在磁学和电学方面的应用前景。
（1）信息产业中的纳米技术：（2）具有铁磁性的纳米晶Ni、γ-Fe2O3、Fe3O4等可作为磁性材料。
结语纳米技术对我们既是严峻的挑战，又是难得的机遇。
必须加倍重视纳米技术和纳米基础理论的研究，为我国在21世纪实现经济腾飞奠定坚实的基础。
参考文献：纳米材料的研究进展及应用前景### （##########################################）摘要: 21世纪，纳米技术、纳米材料在科技领域将扮演重要角色。
纳米材料的电学性质研究及应用
纳米材料的电学性质研究及应用纳米材料是一种新型材料，因其特殊的尺寸效应和表面效应，具有与宏观尺寸材料不同的物理、化学和电学性质。
在过去的几十年中，纳米材料的研究和应用已经取得了长足的进展。
其中，纳米材料的电学性质研究及应用是一个重要的研究方向。
一、纳米材料的电学性质研究纳米材料的电学性质与其尺寸和形貌密切相关，主要体现在电阻率、电导率、介电常数、电荷密度等方面。
1. 电阻率随着材料尺寸的不断减小，纳米材料中电子与原子间的散射减少，导致电子传输的流动路径减短，使电阻率降低。
同时，纳米材料还存在量子尺寸效应和界面效应等因素，使其电阻率表现出复杂的尺寸依赖性。
例如，在纯银的纳米线中，当直径小于50nm时，电阻率随直径增加而降低，但当直径小于10nm时，电阻率开始升高。
2. 电导率纳米材料的电导率与电阻率有相似的尺寸依赖性。
当材料尺寸减小到一定大小时，电导率会发生突变。
这是因为纳米材料中的电子受到晶格的限制，不再能够自由运动，从而阻碍了电子的导电。
3. 介电常数介电常数主要与材料的极化和导电性质有关。
随着尺寸的减小，纳米材料中电子的极化效应和界面效应越来越明显，从而导致介电常数的改变。
例如，在氧化锌的纳米晶体中，当粒径小于50nm时，介电常数会出现明显增加。
4. 电荷密度纳米材料的电荷密度与其表面形貌和化学成分有关。
在纳米颗粒表面，由于分子结构的改变和表面能的变化，通常会出现电子传输发生和化学反应发生的巨大变化。
以上是纳米材料电学性质的主要特征，而在实际应用中，更多的是关注纳米材料的电学性质所带来的一系列重要应用。
二、纳米材料的电学性质应用纳米材料的电学性质研究为其应用提供了重要的理论基础，同时也使得其应用领域更加广泛。
1. 生物医学纳米材料的电学性质具有较高的生物相容性和生物可降解性，可以在生物医学领域中应用。
例如，利用吸附纳米颗粒的特殊表面性质，可以研制出用于医学影像学和肿瘤治疗的纳米颗粒。
2. 能源存储纳米材料的电学性质能够提高电化学能量储存和释放的效率，因此在能源存储领域中有重要应用。
CdS纳米材料的制备及其电学性质研究
CdS纳米材料的制备及其电学性质研究近年来，纳米领域的发展引起了人们极大的兴趣和热情，纳米材料逐渐成为材料科学研究的热点之一。
CdS纳米材料作为一种新型半导体材料，具有许多优良的电学、光学性质，在光电领域、生物医学领域等方面具有广泛的应用前景。
本文将介绍CdS纳米材料的制备方法及其电学性质研究进展。
一、 CdS纳米材料的制备方法CdS纳米材料的制备方法主要包括物理和化学两种方法。
物理方法包括凝聚态法、气相法、水热法等，化学方法包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳法等。
1、水热法水热法是一种简单、低成本的化学制备方法。
通过在高温高压下使CdS纳米晶体自组装形成，能够得到高质量的CdS纳米材料。
水热法制备CdS纳米材料的步骤主要包括如下几个步骤：（1）溶液混合：将Cd(NO3)2和Na2S溶解在去离子水中，得到CdS纳米材料的前体溶液。
（2）反应条件：将前驱体溶液放入高温高压反应体系中，在一定的反应时间内进行反应。
（3）沉淀和清洗：将反应后的CdS沉淀通过离心分离，用去离子水进行多次清洗，保证产品纯度。
2、微乳法微乳法是一种新型的化学制备方法，与传统的溶胶-凝胶法相比，微乳法可以得到更为均匀的CdS纳米材料。
其制备步骤如下：（1）制备微乳：将表面活性剂、油、水混合物通过高能超声波或机械搅拌等方法均匀搅拌，制备微乳。
（2）CdS纳米材料的合成：在微乳中加入Cd(NO3)2和Na2S溶液混合，充分混合后进行加热反应。
（3）清洗和分离：将反应产生的CdS纳米材料用去离子水洗涤清洗，并离心分离沉淀，得到CdS纳米粒子。
二、CdS纳米材料的电学性质研究CdS纳米材料的电学性质是其应用范围的决定因素之一，研究CdS纳米材料的电学性质对于其应用具有重要的意义。
CdS纳米材料的电学性质主要包括导电性、能带结构和光电特性等。
1、导电性CdS纳米材料的导电性受到其晶体结构和尺寸等多种因素的共同影响。
研究发现，CdS纳米材料呈现出明显的尺寸效应，纳米粒子尺寸越小，其导电性越强。
金属纳米线的电学性质
金属纳米线的电学性质金属纳米线是一种纳米尺度下的材料，其直径通常在几十到几百纳米之间。
由于尺寸小到了纳米级别，金属纳米线的电学性质与宏观材料相比有着非常显著的差异，这些性质使得金属纳米线在微电子学和纳米电子学等领域中具有非常重要的应用前景。
在本文中，我们将主要就金属纳米线的电学性质进行探讨。
1. 金属纳米线的电导率电导率是描述材料导电性能的一个物理量。
金属纳米线由于直径非常小，其表面积相对宏观材料而言非常大。
由于现实条件下表面的电阻无法完全忽略，小直径的金属纳米线表面的电阻会显著影响其导电性能。
因此，与宏观材料相比，金属纳米线的电导率会有所下降。
此外，随着导线直径减小，其阻值会发生量级的变化，导致传统的欧姆定律失效。
因此，为了准确地描述金属纳米线的导电性能，需要引入纳米尺度下的理论模型，例如电学交联网络模型、量子隧穿模型等。
2. 金属纳米线的电热性能由于金属纳米线非常小，其在电子流通过程中会产生大量的热量，这些热量会对材料的电性能产生显著的影响。
通过对金属纳米线的电热性能进行研究，可以有效地提高材料的可靠性和稳定性。
例如，通过在金属纳米线表面引入氧化物膜层，可以有效地减少材料的电热效应。
3. 金属纳米线的电化学性能金属纳米线在晶体结构上和宏观晶体有着非常大的区别。
例如，在电极电位变化下，金属纳米线的表面可以发生非常显著的变化，例如电化学腐蚀和表面电化学反应等。
通过研究金属纳米线的电化学性能可以深入理解其表面性质以及化学反应机理，为材料表面化学计量和电化学传感器等应用提供支持。
4. 金属纳米线的电子输运性能金属纳米线具有非常独特的电子输运性能，主要表现为量子隧穿和量子限制效应等。
在这些效应下，电子的波动性开始显现，因此，金属纳米线的输运行为将受到量子力学的影响。
通过研究金属纳米线的电子输运性能，可以深入理解其在微电子和纳米电子学等领域的应用机制。
总结金属纳米线的电学性质非常独特，与宏观材料相比存在着显著的差异。
量子点与纳米材料的光电性质
量子点与纳米材料的光电性质随着科学技术的发展，微纳技术的应用日益广泛。
作为纳米科技中的重要分支，量子点技术已经被广泛研究和应用。
量子点技术是将微小尺寸的半导体结构应用于光电子学和光电化学中，研究这些纳米尺寸的物质对于光的响应和其他电子学特性。
与传统材料相比，量子点和纳米材料具有很多独特的性质，这些性质对于我们理解光电子学和开发新型光电器件非常重要。
量子点和纳米材料的定义量子点是一种小尺寸的半导体材料，其尺寸约在1到100纳米之间。
由于量子点具有特定的尺寸、形状和组成，它们可以通过调节这些参数来精确地控制材料的光学和电学性质。
与传统的半导体材料相比，量子点材料具有更强的荧光性质和波导行为，这些特性可以被广泛用于传感、标记和成像等领域。
纳米材料是一种尺寸在1到100纳米之间的物质，其尺寸比分子小，比细胞大，通常由数百到数千个原子组成。
与传统材料相比，纳米材料具有更大的比表面积、更高的反应活性和更特殊的光学和电学性质。
这些特性使得纳米材料在传感、催化和光电器件等领域具有广泛的应用前景。
量子点和纳米材料的光学性质量子点和纳米材料都具有特殊的光学性质，这些性质是其在生物医学成像、传感和光电器件等领域应用中的重要因素。
一、荧光在生物医学成像和光电子学中，荧光成像是一种常用的检测技术。
量子点和纳米材料可以通过荧光发射来产生高亮度的信号，这些信号强度比传统的荧光染料要高得多。
同时，由于量子点和纳米材料具有可调节的荧光发射波长，可以通过改变其化学组成和尺寸调控其发射波长，从而用于多种荧光标记和成像应用。
二、吸收光谱与荧光发射相对应的是吸收光谱，量子点和纳米材料在不同波长范围内都有很强的吸收光谱。
这使得这些材料可以用于传感器和光电器件等应用中的探测和转化，从而实现对光信号的敏感响应。
三、表面增强拉曼散射光谱（SERS）表面增强拉曼散射光谱是一种极其灵敏的分析技术，它可以检测到分子级别的信号。
将量子点和纳米材料结合到表面增强拉曼散射光谱技术中，可以显著提高该技术的灵敏度和特异性。
尺寸效应和沉积效应
尺寸效应和沉积效应
尺寸效应和沉积效应是材料科学领域中常用的两个概念，它们分别指代了材料在纳米尺度下的特殊性质和沉积过程中的影响。
一、尺寸效应（Size Effect）：
尺寸效应是指当材料的尺寸缩小到纳米尺度时，其性质和行为会发生显著的变化。
在纳米尺度下，量子力学效应开始显现，原子和分子之间的相互作用对材料的性能产生重要影响。
一些尺寸效应的表现包括：
1．光学性质：在纳米尺度下，材料的光学性质会发生变化，如吸收谱、荧光谱和拉曼谱等。
2．电学性质：纳米材料的电学性质受到量子尺寸限制的影响，导致其电导率、介电常数等性质发生变化。
3．磁学性质：纳米尺度下的磁性材料会显示出与体相材料不同的磁性行为，如超顺磁性、巨磁电阻效应等。
4．机械性质：纳米尺度下的材料强度、硬度、塑性等机械性质可能与宏观尺度下的材料不同，出现尺寸效应。
二、沉积效应（Deposition Effect）：
沉积效应是指当材料通过沉积工艺（如薄膜沉积、涂覆等）形成薄膜或涂层时，沉积过程中的各种因素对薄膜结构和性质的影响。
沉积效应的主要因素包括沉积速率、沉积温度、沉积气氛、沉积方法等。
沉积效应可以影响薄膜的结晶度、晶粒尺寸、表面粗糙度、组分均匀性等特性。
综上所述，尺寸效应主要指材料在纳米尺度下的特殊性质，而沉积效应则主要指材料通过沉积过程形成薄膜或涂层时的影响因素。
这两个效应在材料科学和工程中具有重要的理论和应用价值。
纳米材料的物理和化学性质
纳米材料的物理和化学性质是当今材料科学和纳米技术研究的重要领域，也是新材料开发和科技进步的重要方向。
纳米材料在物理、化学和生物学等多个领域有着广泛的应用，包括电子学、光电子学、能源材料、生物医学、环境治理、汽车、航空等等。
本文将从纳米材料的定义、物理化学性质、制备方法和应用等方面进行论述。
一、纳米材料的定义纳米材料指的是尺寸在纳米级别(1纳米=10^-9米)的材料，其尺寸通常在1-100纳米之间。
由于其尺寸非常小，因此纳米材料具有许多普通材料所不具备的独特性质。
二、纳米材料的物理化学性质1.尺寸效应由于纳米材料具有微小的尺寸，导致其物理化学性质发生了明显的尺寸效应。
例如，相同材料的纳米颗粒比其体积大的颗粒具有更高的比表面积和更短的扩散距离，从而影响其化学反应、光学和磁学等性质。
2.量子效应当尺寸小于或等于一定的大小时，纳米材料就会表现出现量子效应。
量子效应是一种量子物理现象，其最重要的表现之一是材料中只有离散的能级，不同的粒子之间出现量子隧道效应。
在纳米材料中，电子和光子表现出来的量子效应会对光电学、磁学和电学性质产生明显影响。
3.表面效应由于纳米材料具有高于其体积大的材料更大的表面积，使其表面反应速率增加，表面原子费米能级上升，更易于表面和物质之间的反应。
三、纳米材料的制备方法制备纳米材料的方法有很多种，例如：化学合成法、物理气相法、凝胶法、溶胶-凝胶法、电化学沉积法、电子束物理沉积法、熔滴工艺等。
其中，化学合成法是应用最广泛的制备方法之一。
四、纳米材料的应用由于纳米材料具有优异的物理化学性质，因此在科学领域和工业应用中有着广泛的应用前景。
1.电子学和光电子学领域纳米材料在电子学和光电子学领域应用广泛，尤其是在显示技术、半导体和光电器件、光电子计算机、传感器、激光等应用中。
2.生物医学领域纳米材料在生物医学领域中也有广泛的应用，例如用于抗肿瘤、抗癌、功能分子探测和药物递送等等。
3.环境治理领域纳米材料在环境治理领域中的应用更为多样，包括净水、空气净化、污水处理、土壤修复、油污清洗等等。
纳米材料的性质
纳米材料的性质
纳米材料是一种具有特殊性质和应用潜力的材料，其尺寸在纳米尺度范围内。
纳米材料的性质主要包括物理性质、化学性质和生物性质。
首先，纳米材料的物理性质表现出了许多独特的特点。
由于其尺寸处于纳米尺度，纳米材料表面积大大增加，使得其表面活性增强，从而呈现出了特殊的光学、电学、磁学等性质。
比如，纳米颗粒的光学性质会随着颗粒尺寸的改变而发生变化，纳米材料的电学性质也表现出了优异的导电性和介电性。
此外，纳米材料的热学性质也呈现出了独特的特点，如纳米材料的热导率和热膨胀系数都与其尺寸密切相关。
其次，纳米材料的化学性质也具有特殊的表现。
纳米材料的化学反应活性高，
表面原子数增加，使得其化学反应速率加快，从而表现出了特殊的催化性能。
此外，纳米材料的表面能和晶界能也随着尺寸的减小而增加，使得其在催化、吸附等方面具有独特的应用潜力。
同时，纳米材料的表面修饰和功能化也成为了当前研究的热点，使得纳米材料在生物医学、环境保护等领域得到了广泛的应用。
最后，纳米材料的生物性质也备受关注。
纳米材料的尺寸与生物体内的生物大
分子尺寸相近，使得其在生物医学领域具有独特的应用前景。
纳米材料可以被用于生物成像、药物传输、生物传感等方面，其生物相容性和生物毒性也成为了当前研究的重点。
总的来说，纳米材料的性质包括物理性质、化学性质和生物性质，其独特性使
得其在材料科学、化学、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
然而，纳米材料的安全性和环境影响也需要引起足够的重视，加强对纳米材料的研究和监管，以确保其可持续发展和安全应用。
纳米材料的结构与性质
（3） 表面接枝法
通过化学反应将高分子链接到无机纳米颗粒表
面上的方法。
种类：偶联剂接枝法、颗粒表面聚合生长接枝 法、聚合与表面接枝同步进行法。 用途：提高纳米颗粒在有机溶剂和高分子中的 分散性，可用途纳米添加剂。
实例：Au纳米颗粒的分散。
51
Worldwide government R&D spending on nanotechnology
18
2.2
纳米材料的性质
（1）特殊的光学性质 （2）特殊的热学性质 （3）奇特的磁学性质 （4）特殊的力学性质
（5）电学性质
19
（1） 特殊的光学性质 金属纳米粒子反射率低，均呈黑色。尺寸越小， 越黑。
微米级
纳米微晶 的吸收和 发射光谱 存在蓝移 现象。
纳米级 Y2O3:Eu3+
Y2O3:Eu3+
（3）光波传播时，会产生法拉第旋转、双折射效应等特性。
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（5） 纳米态水
普通水为缔合分子的液体。 定义：纳米态水为纳米结构的水，避免氢键的形成 或水分子的缔合。 制备：将普通水雾化变成颗粒很小的水分子，以纳 米加工技术将其喷洒在特定包覆介质中。 特点：纳米水被强度高的纳米膜包覆，自身稳定性 好、尺度均匀。既非液态、也非固态和气态。 用途：可做发动机燃油添加剂。
存在于液体中的纳米粉体采用加入分散剂、共沸蒸馏、
有机物洗涤、超声分散等方法。
分散剂： （1）无机电解质：提高粒子表面电位的绝对值，产生强 的双电层静电斥力作用，如NaOH。 （2）有机高聚物：在颗粒表面形成吸附膜而产生强大的 空间排斥效应，如木质素。 （3）表面活性剂：在粒子表面形成一层分子膜阻碍颗粒 间相互接触，降低表面张力，减少毛细管吸附力和产生
纳米材料概论重点
纳米材料概论重点纳米材料是指在尺寸上小于100纳米（nm）的材料。
这些材料在最近几十年被广泛研究，因为它们在形态、性质和应用方面与宏观材料有很大差异，这些差异由于它们的小尺寸引起。
纳米材料的优点包括具有高比表面积、高活性、特殊的电学、光学、磁学和机械性质等特征，这使得它们在多个领域应用广泛，如生物、催化、传感器、能源和电子等。
1.纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法可以分为物理法、化学法和生物法三类。
物理法：包括气相合成、固态反应、溅射和电子束等。
其中，气相法包括热蒸发、化学气相沉积、热化学气相沉积、气相凝聚和激光气相沉积等。
固态反应法则通过物理或化学反应在固体中形成纳米材料。
溅射法则是通过向某些材料表面轰击高能粒子，在原材料表面生成纳米材料。
电子束法类似于溅射法，但使用电子束代替高能粒子来在材料表面生成纳米材料。
化学法：包括溶胶-凝胶法、沉淀法、电化学合成法和共沉淀法等。
其中，溶胶-凝胶法是将溶液的物质转化为凝胶并通过热力学控制其干燥过程来制备纳米材料。
沉淀法则通过将金属离子与反应物反应，在其中得到纳米颗粒。
电化学合成法则是通过在电解质中行驶的电流下在电极表面沉积纳米材料。
共沉淀法则是在溶液中控制金属离子的沉淀反应，以生成纳米尺寸的固体。
生物法：包括生物模板法和生物合成法两种。
其中，生物模板法是通过生物模板控制纳米材料的形态和大小。
生物合成法则是通过使用微生物和植物合成纳米材料。
2.纳米材料的种类基于其形态、材质和结构不同，纳米材料可以分为多种类型，例如：金属/合金纳米材料、纳米催化剂、二维材料、量子点、纳米药物、生物纳米材料和金属有机框架等。
金属/合金纳米材料是指由单一或多种金属组成，直径在1到100纳米范围内的纳米颗粒。
纳米催化剂则是指由纳米材料制成的催化剂。
二维材料是指具有两个维度（长度和宽度）和纳米尺寸的材料，例如石墨烯和氧化石墨烯。
量子点是非常小的半导体晶体，直径通常在2到20纳米之间，其光学、电学和化学特性取决于其大小。
纳米材料的特殊性质
纳米材料的热学性质 纳米材料的光学性质 纳米材料的电学性质 纳米材料的磁学性质 纳米材料的力学性质 纳米材料的化学性质
纳米材料的特性
纳米相 材料
纳米微粒
纳 米 结 构 材 料 (nanostructured materials)又称纳米固体，它是由颗 粒尺寸为1～100nm的粒子凝聚而成 的块体、薄膜、多层膜和纤维等。
35nm 15nm 8nm
纳米材料的热学性质
纳米材料的熔点降低、烧结温度 降低、晶化温度降低等热学性质的 显著变化来源于纳米材料的表（界） 面效应。
§2. 纳米材料的光学性质
纳米粒子的一个最重要的标志是尺寸与物理的特征量 相差不多，例如，当纳米粒子的粒径与超导相干波长、 玻尔半径以及电子的德布罗意波长相当时，小颗粒的量 子尺寸效应十分显著。与此同时，大的比表面使处于表 面态的原子、电子与处于小颗粒内部的原子、电子的行 为有很大的差别，这种表面效应和量子尺寸效应对纳米 微粒的光学特性有很大的影响，甚至使纳米微粒具有同 样材质的宏观大块物体不具备的新的光学特性。
烧结前
烧结后
纳米材料的热学性质
纳米TiO2在773K加热呈现出 明显的致密化，而晶粒仅有微 小 的 增 加 ， 致 使 纳 米 微 粒 TiO2 在比大晶粒样品低873K的温度 下S烧结就能达到类似的硬度， 如图所示。
常 规 Al2O3 的 烧 结 温 度 为 2073～2173K，在一定条件下， 纳 米 Al2O3 可 在 1423 ～ 1773K 烧结，致密度达99.7％。
金的熔点：1064 oC；2nm的金粒子的熔点为327 oC。 银的熔点：960.5 oC；银纳米粒子在低于100 oC开始熔化。 铅的熔点：327.4 oC；20nm球形铅粒子的熔点降低至39 oC。 铜的熔点：1053 oC；平均粒径为40nm的铜粒子，750 oC。
纳米材料的电化学性质研究方法和技巧
纳米材料的电化学性质研究方法和技巧导言：纳米材料是一种具有特殊结构和性质的材料，其在电化学领域中的应用潜力巨大。
为了深入了解纳米材料的电化学性质，科研人员需要借助一系列研究方法和技巧。
本文将介绍纳米材料电化学性质研究的常用方法和技巧。
一、电化学实验技术的基本原理电化学实验技术是研究纳米材料电化学性质的基础。
首先，科研人员需要了解电化学实验中的基本原理。
电化学反应可以分为氧化反应和还原反应，通过控制电势和电流，可以实现材料的电荷转移过程。
电化学实验技术还可以用于测量纳米材料的电导率、电容等电化学性质。
二、电化学界面的构建与调控电化学界面是纳米材料电化学性质研究的关键。
科研人员需要构建一个稳定的电化学界面，以保证实验结果的可靠性。
常用的方法包括在电极表面修饰纳米材料、调控电解质溶液的成分和浓度等。
此外，还可以利用表面修饰剂来调控纳米材料的电化学性质，并实现对界面的定向控制。
三、纳米材料电化学性能的表征表征纳米材料电化学性能是研究的重要环节。
科研人员可以利用循环伏安法、恒电位法、交流阻抗法等电化学实验技术来测定材料的电化学性质。
此外，还可以使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）等表征手段来研究材料的表面形貌和结构特征。
通过这些表征手段，科研人员可以对纳米材料的电化学性质进行全面的分析和评估。
四、纳米材料的合成与修饰纳米材料的合成与修饰是实现其电化学性质优化的重要手段。
科研人员可以利用溶剂热法、气相沉积法、原位合成法等方法来合成纳米材料。
此外，通过表面修饰、掺杂控制等手段，还可以改变纳米材料的结构和组成，从而调控其电化学性质。
合理的纳米材料合成与修饰能够提高其活性表面积和离子扩散速率，增强其电化学性能。
五、纳米材料的应用前景与挑战纳米材料在能源转换与储存、催化剂、传感器等领域具有广泛的应用前景。
科研人员在研究纳米材料电化学性质的同时，还需要关注其应用时可能面临的挑战。
第四章 纳米材料的特异性质
应用:
利用宽频带强吸收这个特性可以作为高效率的光热、 光电等转换材料，可以高效率地将太阳能转变为热能、电 能。此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。 隐身就是把自己隐蔽起来，让别人看不见、测不到。
隐型飞机就是让雷达探测不到，它是在机身表面涂上红外 与微波吸收纳米材料来实现的，因为雷达是通过发射电磁 波再接收由飞机反射回来的电磁波来探测飞机的。1991年 海湾战争中，美国F117A型飞机的隐身材料就是含有多种 纳米粒子，故对不同的电磁波有强烈的吸收能力。在42天 战斗中，执行任务的的飞机1270架，摧毁了伊拉克95%的 军大事块设金施而美国战机无一受损。
（2）蓝移现象
与大块材料相比，纳米微粒的 吸收带普遍存在“蓝移”现象， 即吸收带移向短波方向。例如， 纳米SiC颗粒和大块SiC固体的峰 值红外吸收频率分且是814cm-1 和794cm-1。纳米氮化硅颗粒和 大 块 Si3N4 ， 固 体 的 峰 值 红 外 吸 收 频 率 分 别 是 949cm-1 和 935 cm-1 。由不同粒径的Si纳米微粒 纳吸大收块光金谱看出，随着微粒尺寸 的变小而有明显的蓝移。
应用:
利用不同粒径纳米颗粒的 蓝移现象可以设计波段可 控的新型吸收材料。
大块金
（3） 吸收光谱的红移现象
• 有时候，当粒径减小至纳米级时，会观察到光吸收带 相对粗晶材料的“红移”现象。例如，在200－1400nm 范围，块体NiO单晶有八个吸收带，而在粒径为54－ 84nm的NiO材料中，有4个吸收带发生兰移，有3个吸 收带发生红移，有一个峰未出现。
纳米片材料的制备及其性质分析
纳米片材料的制备及其性质分析随着科学技术的不断发展，纳米技术的应用越来越广泛，纳米材料的研究也成为了一个热门领域。
纳米片材料是一种极小的材料，其主要特点在于其体积很小，同时也拥有优异的性能和特殊的物理化学性质。
本文将探讨纳米片材料的制备方法以及其性质分析。
一、纳米片材料的制备方法1、溶剂热合成法溶剂热合成法是一种制备纳米片材料的有效方法。
在该方法中，热稳定的有机化合物被加入到一种可溶的有机溶剂中，使其形成一个混合物。
然后，加热该混合物并搅拌，使其在高温下反应和形成所需的结构。
2、水热合成法水热合成法利用水热反应制备纳米片材料，该方法不需要添加任何有机溶剂，只需在水中添加反应物即可。
在高温高压下，反应物在水中发生反应形成所需的产品。
3、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是另一种常用的制备纳米片材料的方法。
在该方法中，先将所需的原料在有机溶剂中形成胶体，然后通过升温和处理，使胶体形成所需的纳米片。
4、低温静电喷雾法低温静电喷雾法是一种制备纳米片材料的新兴方法。
该方法通过静电喷雾成型，使微小液滴形成在纳米制品上，从而制成所需的纳米片材料。
二、纳米片材料的性质分析1、电学性质纳米片材料的电学性质会随着其尺寸的不断缩小而发生变化。
对于一些材料，尺寸越小，其电学性质也越优秀。
纳米片材料可以表现出金属、半导体和绝缘体的特征性质，这取决于其所属的材料。
2、光学性质纳米片材料的光学性质也会随着其尺寸的变小而发生变化。
纳米片材料可以表现出单原子薄层材料所特有的光学性质，例如较高的透明性和优异的光学电学响应。
3、力学性质纳米片材料的力学性质是指其受到力的影响下所表现出的特殊性质。
与传统材料相比，纳米片材料具有优异的力学性能。
由于其具有米级的厚度，它的表面张力、硬度和弹性模量也会相应地增强。
4、物理化学性质纳米片材料的物理化学性质具有很大的改进空间。
由于其具有纳米级别的尺寸，它的比表面积较大，表面分子的活性也较高。
因此，纳米片材料对化学反应的敏感性也较高。
纳米结构材料的电化学性质与应用研究
纳米结构材料的电化学性质与应用研究近年来，人们对纳米材料的研究越来越深入，其中纳米结构材料成为研究的热点之一。
纳米结构材料具有较大的比表面积、粒径小、较高的化学反应活性和电化学反应特性等特点，这些特点使其被广泛应用于电化学领域。
本文将着重介绍纳米结构材料的电化学性质及其应用研究。
1. 纳米结构材料的电化学性质纳米结构材料具有较高的表面能量和表面积，因此更容易发生化学反应和电化学反应。
此外，纳米结构材料中的电子和离子在小粒子中运动的自由度更高，反应速率更快。
比如，在锂离子电池中，纳米结构材料的电化学性质表现出以下几个方面：1.1 能储存更多的电荷纳米结构材料具有大量的表面积，可以提供更多的储存空间，能够存放更多的电荷。
这也是纳米材料被广泛应用于电池和超级电容器等领域的原因之一。
在研究中，人们利用纳米结构材料的这一性质，使得电池的能量密度得到了极大的提升，同时缩小了电池的体积。
1.2 更好的电导性能纳米结构材料具有高电导性能，由于其表面积很大，电信号的传递速度也很快。
这一特点被广泛应用于催化剂、传感器和电极等领域。
例如，在催化剂中，纳米结构材料通过提高反应组分的接触率和反应活性，从而提高催化剂的效率。
1.3 提高电化学反应速率由于纳米结构材料具有大量的表面积和高度的分散性，能够提供更多的反应界面，从而提高了电化学反应的速率。
这一特性在燃料电池和柔性电子器件等领域得到广泛的应用。
2. 纳米结构材料的应用研究2.1 用于柔性电子器件柔性电子器件是一种新型的电子器件，其最大的特点是具有良好的柔性，可以使其实现弯曲等变形。
纳米结构材料被广泛应用于柔性电子器件中，如柔性超级电容器、柔性锂离子电池等。
与传统的电子器件相比，柔性电子器件具有更好的适用性和更低的生产成本，是当前电子技术领域的热点之一。
2.2 用于燃料电池燃料电池实现了将燃料能直接转化为电能的过程，其最大特点是能够实现零排放。
纳米结构材料在燃料电池中得到了广泛应用，如氢气电池、甲醇电池、乙醇电池等。
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纳米材料的电学性质从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在０.１微米以下（注１米＝１００厘米，１厘米＝１００００微米，１微米＝１０００纳米，１纳米＝１０埃），即１００纳米以下。
因此，颗粒尺寸在１～１００纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。
纳米金属材料是２０世纪８０年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。
纳米级结构材料简称为纳米材料(nanomaterial)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。
由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。
并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组成。
纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。
其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产（超微粉、镀膜、纳米改性材料等），性能检测技术（化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能）。
本文主要讲述纳米材料的电学性质。
纳米材料的电学性质主要从两个方面讲述：导电性，电荷载流子是电子和阴离子，阳离子，以及电子空穴。
节点性，绝缘体（电介质），在外电场作用下内部电场不为零，正负电荷分布的中心分离，产生点偶极矩，即发生电极化。
载流子的物理特征：（1）霍尔效应，电子电导的特征是具有霍尔效应。
沿试样X轴方向通入电流I(电流效应Jx),Z轴方向加一磁场Hz，那么在y轴方向将产生一电场Ey，这一现象称为霍尔效应。
利用霍尔效应可检查材料是否存在电子电导。
（2）电解效应。
离子电导的特征是存在电解效应。
离子的迁移伴随着一定的质量变化，离子在电极附近发生电子得失，产生新的物质，这就是电解现象。
可以检验陶瓷材料是否存在离子电导，并且可以判定载流子是正离子还是负离子。
载流子的迁移率的物理意义为：载流子在单位电厂中的迁移速度。
电导率的一般表达式为：该式反映电导率的微观本质，即宏观电导率与微观载流子的浓度，每一种载流子的电荷量以及每种载流子的迁移率的关系。
将主要依据此式来讨论电导的性能。
离子导电材料：固体电介质。
阳离子导体：银离子、铜离子、钠离子、锂离子、氢离子等；阴离子导体：氟离子、氧离子。
本文在此处引入快离子相的概念，固体从费传导态进入传导态有三种情况：（1）正常熔化态。
（2）非传导态经过一级相变进入导电态。
相变前后均保持固态特性，仅结构发生变化。
称这一特殊导电相为快离子相。
其结构从有序向无序转变或亚晶格熔融。
（3）法拉第转变态，没有确切的相变温度，是一个温度范围，在此范围内，电导率缓慢上升。
离子导电的种类分为本征导电和溶质导电。
本征导电--晶格点阵上的离子定向运动（热缺陷的运动）。
弗仑克尔缺陷为填隙离子-空位对。
肖特基缺陷为阳离子空位-阴离子空位对。
溶质导电--溶质离子的定向运动，填隙离子或置换离子。
电子导电按导电性能来分可分为：导体（包括超导体），半导体和绝缘体。
在这里捎带提一下能带理论：上世界30念叨初，布洛赫和布里渊等人研究了周期场中运动的电子性质，为固体电子的能带理论奠定了基础。
能带论是以单电子在周期性场中运动的特征来表述晶体中电子的特征，是一个近似理论，但对固体中电子的状态做出了较为正确的物理描述。
两种近似方法--近自由电子近似和紧束缚近似。
近自由电子近似理论：零级近似时，用势场平均值代替弱周期场（所谓弱周期场是指比较小的周期起伏做为微扰处理）。
紧束缚理论：原子结合为晶体时，电子的状态发生了分本性的变化，电子从孤立原子的束缚态变为晶体中的共有化状态。
电子状态变化的大小取决于电子在某原子附近所受该原子势场的作用与其它诸原子势场作用的相对大小。
弱原子所处原子势场的作用较之其它原子势场的作用要大得多，例如对于原子中内层电子，或晶体间距比较大时，前面讨论的近自由电子近似就不适用，这时共有化运动状态与束缚态之间有直接联系，即紧束缚近似理论。
紧束缚理论的实质是把原子间相互作用影响看成微扰的简并微扰方法，微扰后的状态是N个简并态的线性组合。
磁性材料制作成超微粒子或薄膜时，将成为优异的磁性材料。
纳米粒子的粒径（10纳米～100纳米）小于光波的长，因此将与入射光产生复杂的交互作用。
金属在适当的蒸发沉积条件下，可得到易吸收光的黑色金属超微粒子，称为金属黑，这与金属在真空镀膜形成高反射率光泽面成强烈对比。
纳米材料因其光吸收率大的特色，可应用于红外线感测器材料。
纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段，美、日、德等少数国家，虽然已经初具基础，但是尚在研究之中，新理论和技术的出现仍然方兴未艾。
我国已努力赶上先进国家水平，研究队伍也在日渐壮大。
纳米材料分类纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。
其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。
纳米粉末：又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。
纳米膜：纳米膜分为颗粒膜与致密膜。
颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。
致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。
可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。
纳米块体：是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。
主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等。
同一种材料，当颗粒达到纳米级时，它的电阻，电阻温度系数都会发生变化。
如银是良导体，但是10-15nm大小的银颗粒的电阻会突然升高，失去金属的特征；对于典型的绝缘体氮化硅、二氧化硅等，当其颗粒尺寸小到15-20nm时，电阻却大大下降使它们具有导电性能。
纳米半导体光催化技术主要内容一、简介•纳米纳米——10-9米，由于颗粒尺寸的微细化，使得纳米材料具有块状材料所不具备的独特性质，如比表面积大大增大，吸附能力大大增强。
•半导体半导体——常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，具有热敏、光敏等特性。
半导体的能带结构半导体存在一系列的满带，最下面的满带成为价带（valence band，VB）；存在一系列的空带，最上面的空带称为导带（conduction band，CB）；价带和导带之间为禁带。
当用能量等于或大于禁带宽度（Eg）的光照射时，半导体价带上的电子可被激发跃迁到导带，同时在价带上产生相应的空穴，这样就在半导体内部生成电子（e-）－空穴（h+）对。
为了形象地说明电子空穴对，利用生活中常见的石榴来比喻：石榴籽：光致电子石榴籽留下的空洞：光致空穴光致电子：存在于导带中。
光致空穴：存在于价带中。
二者有复合的趋势，即在持续的光照射下，光子不断的轰击价带，导致光致电子和光致空穴不断产生，该分离过程以纳秒计算，然后，光致电子重新回到光致空穴中，二者复合。
•光催化光催化于1967年被当时还是东京大学研究生的藤岛昭教授发现。
在一次试验中对放入水中的氧化钛单晶进行了紫外灯照射，结果发现水被分解成了氧和氢。
这一效果作为“本多·藤岛效果”（Honda-Fujishima Effect）而闻名于世，该名称组合了藤岛教授和当时他的指导教师----东京大学校长本多健一的名字。
1976 年，John.H.Carey报道了TiO2光催化氧化法用于污水中PCB 化合物脱氯去毒的成功结果后，自从那时起，针对光催化技术，学术界围绕太阳能利用、光催化降解有机物等展开了多方面的研究。
1985年，Mutsunaga等发现在金属卤灯发出的近紫外光照射下，TiO2 - Pt 电极具用杀菌效果，这一发现开创了用光催化方法杀菌消毒的先河。
因其具备良好的耐候性、耐化学腐蚀性、抗紫外线能力强、透明性优异等特点，被广泛应用于汽车、感光材料、光催化剂、化妆品、食品包装材料、陶瓷添加剂、气体传感器及电子材料等。
我国的光催化研究起步于上世纪90年代，现在正在蓬勃发展；国家环境光催化工程技术研究中心，位于福州大学内，付贤智院士领衔，是我国目前光催化领域中规模最大、科研实验条件最好、在国内外光催化领域具有重要影响的研究机构。
中科院化学所光化学重点实验室，赵进才院士领衔，致力于可见光下有毒有机污染物催化降解，取得重要成果，在国内外具有广泛影响。
南京大学长江学者特聘教授邹志刚教授，973计划“光催化材料及其应用的基础研究”的首席科学家，首次实现了可见光催化光解水制氢(Nature 414，625，2001)。
二、光催化剂及其原理常见的光催化材料下面以TiO2为例，讲述一下其作为光催化剂的一些优点：TiO2的结构与性质TiO2晶型结构示意图金红石型 锐钛矿型何谓光催化？光催化剂（一般为半导体材料）在光(可见光或者紫外光)的照射下，通过把光能转化为化学能，从而具有氧化还原能力，使化合物（有机物、无机物）被降解的过程称为光催化净化。
生活中见到的光催化过程就是光合作用。
从光合作用这种最简单的光催化反应，总结下一个光催化反应发生的三个基本条件：• 叶绿素---光催化剂• 光-------特定波长范围(400-600nm 之间最佳)，非所有光都可以T i O• 反应物------二氧化碳和水光催化反应的三个基本条件：光催化剂------一般为半导体材料光------------特定波长范围，非所有光都可以反应物--------空气中的有机物或溶液中的有机污染物或水光催化的一般原理图可同时实现有机物的氧化和无机金属离子的还原，对于复杂的实际废水处理有重要指导意义TiO2光催化的主要限制因素单纯的TiO2只能吸收波长小于387nm 的紫外光，而这部分光在太阳光谱中只占不到5%。
所以，对TiO2改性，使其可见光化，能吸收太阳光中的可见光，提高光能的利用率，成为近年来研究的热点。
hv >EgEg =3.2eV -e +h λ<2TiO 22CO ,H O,etc导带 价带-e 或2VOCs H O 2O ∙-2O ∙+VOCs∙HO。