纳米材料3
一些纳米材料的第一性原理研究共3篇
一些纳米材料的第一性原理研究共3篇一些纳米材料的第一性原理研究1一些纳米材料的第一性原理研究纳米材料具有很高的表面积与量子效应，因此其物理化学性质与宏观材料存在很大差异。
纳米材料长期以来一直是研究的热点领域，而第一性原理计算是研究纳米材料的有效手段之一。
本文将介绍一些纳米材料的第一性原理研究进展。
一、金属纳米材料金属纳米材料（nanoparticle）是指直径小于100纳米的金属粒子。
由于尺寸效应，金属纳米材料的性质和普通金属材料有很大不同。
例如，金属纳米材料的表面能远高于体能，因此具有较大的表面活性；金属纳米材料的电磁性质受畸变效应的影响，表现出很强的荧光性和拉曼散射性等特殊性质。
第一性原理计算可用于解释金属纳米材料的这些特殊性质。
例如，研究表明，金纳米粒子中的电子受到电磁场的限制，因此显示出金的长波长表面等离子体共振（plasmon resonance）吸收峰。
此外，金属纳米材料表面的电子损失谱（EELS）发现了一些与晶界和表面纳米结构相关的现象，例如局部表面等离子体激元的出现。
二、半导体纳米材料半导体纳米材料（nanocrystal）是由几十到几百个原子组成的材料，填满一些晶格缺陷形成的结晶。
它们通常由硫化物、硒化物或氧化物制成，具有量子效应、高表面积、大比表面积和远超其体材料的激子弛豫能。
第一性原理计算研究了半导体纳米材料的物理化学性质，例如电子结构、能带结构和局部密度等。
研究表明，半导体纳米材料的能带宽度与尺寸大小直接相关。
此外，在半导体纳米材料中，表面态和缺陷态对电子输运有显著影响；表面缺陷限制了电子的移动，降低了电荷载流子的扩散。
因此，对于半导体纳米材料中的表面缺陷进行修饰或去除是改善其性能的有效方法。
三、碳基纳米材料碳基纳米材料是由纳米碳分子组成的材料，包括纳米管、碳纤维、石墨烯等各种形式的纳米碳材料。
碳基纳米材料具有独特的物理化学性质，例如热稳定性、导电性、强度高、柔韧性好等。
纳米材料
纳米材料研究综述纳米材料是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度调制的各种固态材料, 其晶粒或颗粒尺寸在1～100 nm 数量级, 主要由纳米晶粒和晶粒界面两部分组成, 其晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组成后有大量的界面, 晶界原子达15%～50%,且原子排列互不相同,界面周围的晶格原子结构互不相关, 使得纳米材料成为介于晶态与非晶态之间的一种新的结构状态。
此外,由于纳米晶粒中的原子排列的非无限长程有序性,使得通常大晶体材料中表现出的连续能带分裂为接近分子轨道的能级。
高浓度界面及原子能级的特殊结构, 使其具有不同于常规材料和单个分子的性质如表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等, 导致了纳米材料的力学性能、磁性、介电性、超导性光学乃至力学性能发生改变,使之在电子学、光学、化工陶瓷、生物、医药等诸多方面具有重要价值, 得到了广泛应用1 纳米材料研究的现状与特点1.1纳米材料研究的现状上世纪70 年代纳米颗粒材料问世, 80 年代中期在实验室合成了纳米块体材料,80 年代中期以后, 成为材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点。
可大致分为3 个阶段;第一阶段(1990 年以前), 主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体, 合成块体(包括薄膜),研究评价表征的方法, 探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能;第二阶段(1994 年前), 人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特的物理、化学和力学性能,设计纳米复合材料, 通常采用纳米微粒与纳米微粒复合, 纳米微粒与常规块体复合及发展复合纳米薄膜;第三阶段(从1994年到现在), 纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受到人们的关注,正在成为纳米材料研究的新的热点。
1.2纳米材料研究的特点(1)纳米材料研究的内涵逐渐扩大第一阶段主要集中在纳米颗粒(纳米晶、纳米相、纳米非晶等)以及由它们组成的薄膜与块体,到第三阶段纳米材料研究对象发展到纳米丝、纳米管、微孔和介孔材料(包括凝胶和气凝胶)。
钛铁矿型CoTiO_3纳米材料的制备及性能表征
2005年第63卷化学学报V ol. 63, 2005第20期, 1917～1920 ACTA CHIMICA SINICA No. 20, 1917～1920* E-mail: guoweizhou@hotmail. comReceived February 5, 2005; revised April 26, 2005; accepted June 14, 2005.山东省中青年科学家科研奖励基金(No. 2004BS04009)、教育部科学技术研究重点基金(No. 205088)、山东省教育厅科技计划(No. J05D10)和胶体与界1918化学学报V ol. 63, 2005钛的电子空穴平衡浓度, 提高材料在可见光区的吸收和光催化活性[5～8].具有刚玉型结构的A2O3倍半氧化物是由氧化物粒子的六角形紧密堆积而组成的, 三价的阳离子A占据八面体孔穴的三分之二. 铁钛矿型混合氧化物如ABO3中的铁钛矿FeTiO3与其同结构的CoTiO3, 是A2O3倍半氧化物中的阳离子A被另一阳离子B取代后得到的. 阳离子A和B可以都是＋3价的, 或A＋2价B＋4价(如铁钛矿型钛酸盐), 或A＋1价B＋5价. 近年Brik和Dvoranova等[4,9,10]曾报道TiO2作载体氧化钴纳米复合光催化剂的制备和应用, 但未见以胶束作介质铁钛矿型CoTiO3纳米材料的制备和光谱性能研究的报道. 由于胶束具有很大的比表面积, 从而使Co(OH)2与水中溶解氧的接触机会大大增加, 故在胶束存在时Co(OH)2容易氧化得到Co3O4. 本文以CTAB胶束溶液为介质, 以Co(NO3)2• 6H2O和TiO2 (P-25)为原料, 用沉淀法, 75 ℃首先制得纳米氧化钴Co3O4-TiO2复合材料, 经煅烧后制得铁钛矿型CoTiO3纳米材料, 并对该纳米材料的结构和光谱性能进行了表征.1 实验部分1.1药品十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、硝酸钴[Co(NO3)2•6H2O]均购于Aldrich公司, 未经纯化直接应用; 二氧化钛(TiO2, P-25)购于德国Degussa公司, 含70%锐钛矿和30%金红石; 实验用水为二次蒸馏水; 其它试剂均为分析纯.1.2纳米CoTiO3的制备将0.01 mol CTAB溶于30 mL蒸馏水得到胶束溶液(A), 0.01 mol Co(NO3)2•6H2O溶于30 mL蒸馏水得到溶液(B), 磁力搅拌下将(B)缓慢滴加到(A)中, 继续搅拌30 min后再漫漫滴加10 mL 2 mol/L NaOH溶液. 接着加入0.01 mol P-25粉末, 将该反应液在75 ℃搅拌回流12 h, 离心分离, 弃去上清液, 沉淀物用蒸馏水洗涤3次后于100 ℃干燥12 h, 研成粉末后分别在500, 600和700 ℃煅烧6 h.1.3结构和性能表征XRD分析是在Philips X’pert-MPD衍射仪上测定的, Cu靶, 粒径尺寸用Scherrer公式求算; TEM形貌是在HITACHI H-7500透射电镜仪上测得; 用VG- Scientific ESCALAB250型电子能谱仪对粒子进行XPS 研究, Al Kα射线, C1s为内标(285 eV)计算结合能E b; 在Varian Cary 1C紫外-可见分光光度计上测定其UV-vis吸106/S拉曼光谱仪上检测的, 激发光源为1064 nmNd-YAG 激光, 功率50 mW, 100次扫描, 分辨率为4cm－1.2 结果和讨论2.1 CoTiO3纳米材料的制备在CTAB阳离子表面活性剂形成的胶束溶液中, 反应开始钴盐和碱形成的Co(OH)2晶粒的大小由CTAB的浓度控制[11], 随反应在空气中进行, Co(OH)2中的Co2＋离子可部分被氧化到Co3＋离子[12], 形成Co3O4 (Co的混合价氧化物). 在表面活性剂胶束存在时Co(OH)2晶粒的氧化反应速度比没有胶束存在时的速度要快[11]. 500 ℃煅烧时Co3O4和TiO2不起反应, 仍以混合物形式存在;在600和700 ℃煅烧过程中, 随表面活性剂被除去, 氧化钴和二氧化钛反应形成CoTiO3纳米材料[10,13]:Co3O4＋3TiO2→3CoTiO3＋1/2O2 (1) 2.2XRD物相分析图1为得到的氧化钴和二氧化钛经不同温度煅烧后的XRD谱图. 将样品的谱图与JCPDS标准谱图对照,77-1373 (CoTiO3); 78-1970 (Co3O4); 由图可看出500 ℃的衍射峰中, 钴是以Co3O4形式存在, 二氧化钛则仍以锐钛矿和金红石型存在. 600和700 ℃的XRD衍射峰不同于500 ℃的衍射峰, TiO2和Co3O4的衍射峰消失, 出现CoTiO3的衍射峰. 表明600 ℃以上时Co3O4与TiO2反应形成新的化合物CoTiO3, 亦即形成了Ti—O—Co键.这与2.1节的分析结果一致. 由Scherrer公式求得500 ℃时锐钛矿和Co3O4的大小分别为22和17 nm, 此结果与P-25(锐钛矿, 20 nm) 和Co/TiO2 (Co3O4, 17.9 nm)相一致[10]. 600和700 ℃不同煅烧温度下CoTiO3纳米粒子晶粒大小分别为24和38 nm.图1不同温度煅烧时样品的XRDFigure 1 XRD patterns of as-synthesized particles calcined atvarious temperaturesa—500 ℃; b—600 ℃; c—700 ℃. Peaks corresponding to CoTiO3, Co3O4,No. 20周国伟等：钛铁矿型CoTiO 3纳米材料的制备及性能表征19192.3 TEM 形貌研究图2为700 ℃煅烧后CoTiO 3的TEM 形貌, 粒子形状为球形或椭球形, 粒径为40～50 nm, 与XRD 结果相近.图2 700 ℃煅烧后CoTiO 3的TEMFigure 2 TEM image of the sample CoTiO 3 calcinated at 700 ℃2.4 XPS 分析图3为合成氧化钴-TiO 2在700 ℃ 煅烧后Co 2p (A) 和Ti 2p (B)的XPS 谱图. Co 2p 的结合能E b 有两个主峰Co 2p 3/2和Co 2p 1/2, 在能量较高处各有一相应的子峰(sh)出现, 这是由于配体→过渡金属的电荷转移产生的[4], 只有高自旋态的Co 2＋出现子峰, 抗磁性低自旋态的Co 3＋没有子峰出现[13], 表明700 ℃ 煅烧后化合物中的Co 是＋2价的. 700 ℃煅烧后CoTiO 3中Co 2p 的结合能E b (Co 2p 3/2)＝779.8 eV, E b (Co 2p 1/2)＝795.7 eV; Ti 2p 的结合能E b (Ti 2p 3/2)＝456.2 eV, E b (Ti 2p 1/2)＝461.6 eV. 而文献报道CoO 中Co 2p 的结合能E b (Co 2p 3/2)＝780.0 eV, E b (Co 2p 1/2)＝795.9 eV [13]; TiO 2中Ti 2p 的结合能E b (Ti 2p 3/2)＝458.4 eV 和E b (Ti 2p 1/2)＝464.0 eV [14]. 煅烧后Co 2p 和Ti 2p 的结合能降低表明CoTiO 3纳米粒子的形成, 而不仅仅是CoO 和TiO 2的混合物. 2.5 UV- vis 吸收光谱图4为合成的氧化钴-TiO 2在不同温度煅烧后的纳米粒子的紫外-可见吸收光谱. 500 ℃煅烧产品的吸收谱带位于250～320 nm 范围, 这是由于500 ℃煅烧时产物主要是Co 3O 4和TiO 2的混合物, 故其紫外吸收主要是由TiO 2的谱带间的跃迁(价带→导带)产生的, 320 nm 处的最大吸收波长则是TiO 2中O 2－→Ti 4＋电荷转移跃迁的结果[9,10]. 600和700 ℃煅烧的产品在400～700 nm 可见光波长范围内仍有一很宽的吸收谱带. 500～700 nm 区间的吸收是由CoTiO 3中八面体Co 2＋的4A 2(F)→4T 1(F)和4A 2(F)→4T 1(P)的跃迁产生的ν2吸收引起的, 激发面图3 700 ℃煅烧时 CoTiO 3的 Co 2p (A)和Ti 2p (B)的XPSFigure 3 XPS spectra of Co 2p (A) and Ti 2p (B) in the sample CoTiO 3 at 700 ℃4T 1(F)和4T 1(P)通过自旋-轨道偶合和John-Teller 效应产生的简并性可导致这些跃迁分裂[15,16]; 400～500 nm 间的吸收则是由CoTiO 3中八面体Co 2＋→Ti 4＋化合价间的电荷转移产生的[4].图4 不同温度煅烧时样品的UV-vis 吸收光谱Figure 4 UV-vis spectra of as-synthesized particles at different calcination temperaturesa—500 ℃; b—600 ℃; c—700 ℃2.6 Raman 光谱研究图5为合成的氧化钴-TiO 2在不同煅烧温度下的Raman 光谱图. 二氧化钛的Raman 光谱, 锐钛矿的吸收1920化学学报V ol. 63, 2005峰为3个强峰397, 516和639 cm－1, 金红石的吸收峰为弱峰447 cm－1[4,9]. 根据XRD衍射分析, 500 ℃煅烧时, 材料主要是氧化钴和二氧化钛的混合物, 由于氧化钴的存在, 二氧化钛的Raman光谱吸收峰则明显降低, 没有特征吸收峰[5]. 在600和700 ℃煅烧时, CoTiO3纳米粒子形成, 其Raman光谱出现10个新的吸收峰(690, 612, 520, 477, 450, 380, 335, 265, 234, 207 cm－1). 根据对称中心的存在和“相互排斥原理”, 在CoTiO3纳米粒子中有对称中心, 相互排斥原理仍存在, 因此应有10个Raman活性模式(5A g＋5E g)[17], 我们的测试结果与理论分析完全一致. CoTiO3纳米粒子最典型的Raman吸收是在700 cm－1附近(690 cm－1处)出现一个强的吸收峰, 这是由于CoO6八面体的高频振动模式, 即对称伸缩模式(规整O h八面体的A1g对称). 这也进一步证明600和700 ℃煅烧形成了Ti—O—Co键, 得到纳米CoTiO3, 而不是氧化钴和二氧化钛的混合物.图5 不同温度煅烧后样品的Raman光谱Figure 5Raman spectra of as-synthesized particles at different calcination temperaturesa—500 ℃; b—600 ℃; c—700 ℃3 结论在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)形成的胶束水溶液中, 以硝酸钴和二氧化钛为原料, 用沉淀法, 75 ℃首先制得纳米TiO2-Co3O4复合材料, XRD分析表明该复合材料在600和700 ℃煅烧后可制备钛铁矿型CoTiO3纳米材料. 纳米CoTiO3在400～700 nm可见光区有明显的吸收谱带. XPS研究表明CoTiO3纳米粒子中Co 2p和Ti 2p的结合能比CoO中Co 2p的结合能和TiO2中Ti 2p的结合能低; 纳米CoTiO3的Raman光谱有新的吸收峰(690, 612, 520, 477, 450, 380, 335, 265, 234, 207 cm－1), 进一步表明Ti—O—Co键的形成.References1 He, J.-H.; Ichinose, I.; Fujikawa, S.; Kunitake, T.; Nakao,A. Chem. Mater. 2002, 14, 3493.2 Ohno, T.; Haga, D.; Fujihara, K.; Kaizaki, K.; Matsumura,M. J. Phys. Chem. B1997, 101, 6415.3 Zhang, Q.; Gato, L.; Guo, J. Appl. Catal. B: Environ. 2000,26, 207.4 Brik, Y.; Kacimi, M.; Ziyad, M.; Francois, B. V. J. Catal.2001, 202, 118.5 Okamoto, Y.; Nagata, K.; Adachi, T.; Inamura, K.; Takyu,T. J. Phys. Chem. 1991, 95, 310.6 Komoda, Y.; Sakai, N.; Rao, T. N. Langmuir1998, 14,1081.7 Chen, J.-Y.; Peng, T.-Z. Acta Chim. Sinica2004, 62, 2093(in Chinese).(陈金媛, 彭图治, 化学学报, 2004, 62, 2093.)8 Lu, X.-J.; Xu, Y.-M.; Wang, Z.; Zhao, J.-C.; Guan, Y.-H.Acta Chim. Sinica2004, 62, 1455 (in Chinese).(吕学钧, 许宜铭, 王智, 赵进才, 关烨铤, 化学学报, 2004, 62, 1455.)9 Brik, Y.; Kacimi, M.; Francois, B. V.; Ziyad, M. J. Catal.2002, 211, 470.10 Dvoranova, D.; Brezova, V.; Mazur, M.; Malati, M. A.Appl. Catal. B: Environ. 2002, 37, 91.11 Tian, Z.-R.; Tong, W.; Wang, J.-Y.; Duan, N.-G.; Krishnan,V. V.; Suib, S. L. Science 1997, 276, 926.12 Shen, Y.-F.; Suib, S. L.; O’Young, C. L. J. Am. Chem. Soc.1994, 116, 11020.13 Voβ, M.; Borgmann, D.; Wedler, G. J. Catal. 2002, 212, 10.14 Pouilleau, J.; Devilliers, D.; Groult, H.; Marcus, P. J. Mater.Sci. 1997, 32, 5645.15 Verberckmoes, A.; Weckhuysen, B. M.; Schoonheydt, R. A.Microporous Mesoporous Mater. 1998, 22, 165.16 Carter, R. L. Molecular Symmetry and Group Theory, JohnWiley & Sons, Inc., New York, 1998, pp. 201, 206.17 Baraton, M. I.; Busca, G.; Prieto, M. C.; Ricchiardi, G.;Escribano, V. S. J. Solid State Chem. 1994, 112, 9.(A0502058 SHEN, H.; DONG, H. Z.)。
纳米材料
绪论1、纳米科技的提出：源自于费曼大师1959年在美国物理学会年会上的一次演讲。
Richard Feynman：世界上首位提出纳米科技构想的科学家。
2、纳米材料（1）纳米材料的定义：物质结构在三维空间至少有一维处于纳米尺度，或由纳米结构单元组成且具有特殊性质的材料（也是以维数划分纳米材料的原因）（2）纳米尺度：1-100 nm范围的几何尺；纳米的单位:1 nm = 10^-9 m，即千分之一微米(μm)。
（3）纳米结构单元：具有纳米尺度结构特征的物质单元，包括纳米团簇、纳米颗粒、纳米管、纳米线、纳米棒、纳米片等（4）纳米材料的维度：○1零维：纳米团簇、纳米颗粒、量子点（三维尺度均为纳米级，没有明显的取向性，近等轴状）○2一维：纳米线、纳米棒、纳米管（单向延伸、二维尺度为纳米级、第三维尺度不限，、直径大于100 nm，具有纳米结构）○3二维：纳米片、纳米带、超晶格、纳米薄膜（一维尺度为纳米级，面状分布，，厚度大于100 nm，具有纳米结构）○4三维：纳米花、四脚针等（包含纳米结构单元，三维尺寸均超过纳米尺度，由不同型低维纳米结构单元复合形成）（5）纳米材料的分类○1具有纳米尺度外形的材料○2以纳米结构单元作为主要结构组分所构成的材料3、久保理论：即金属的超微粒子将出现量子限域效应，显示出与块体金属显著不同的性能；金属纳米粒子，量子限域效应。
4、扫描隧道电子显微镜(STM)：将探针靠近导电材料表面进行扫描，获得表面图像。
分辨率达0.1~0.2 nm，可以直接观察和移动原子。
5、原子力显微镜(AFM)：利用针尖和材料原子间的相互微弱作用力来获得材料表面的形貌图像。
可用于研究半导体、导体和绝缘体。
AFM三大特点：原子级高分辨率、观察活生命样品和加工样品的力行为成就。
6、纳米科技的研究内容：纳米科学、纳米技术与纳米工程分支学科：纳米力学：研究物体在纳米尺度的力学性质纳米物理学：研究物质在纳米尺度上的物理现象及表征纳米化学：研究纳米尺度范围的化学过程及反应纳米生物学：利用纳米的手段解决生物学问题，在分子水平揭示细胞内外的物质、能量与信息交换机制；纳米医学：利用纳米科技解决医学问题的边缘交叉学科纳米材料学：包括纳米材料的成分、结构、性能与使用效能四个方面。
纳米材料的分类和特性
经过之前一段时间对纳米材料与纳米技术的介绍，相信大家对纳米技术以及纳米材料有了一定的了解。
那么今天就让我们回顾一下纳米材料的具体细节吧。
纳米材料的分类方法很多，按其结构可分为：晶粒尺寸在三个方向都在几个纳米范围内的称为三维纳米材料；具有层状结构的称为二维纳米材料；具有纤维结构的称为一维纳米材料；具有原子簇和原子束结构的称为零维纳米材料。
按化学组成可分为纳米金属、纳米晶体、纳米陶瓷、纳米玻璃、纳米高分子、纳米复合材料等。
按材料物性可分为纳米半导体、纳米磁性材料、纳米非线性材料、纳米铁电体、纳米超导材料、纳米热电材料等。
按材料用途可分为纳米电子材料、纳米生物医用材料、纳米敏感材料、纳米光电子材料、纳米储能材料等。
▲图片源于网络，仅供参考上纳米材料具有特殊的结构，由于组成纳米材料的超微粒尺度属纳米量级，这一量级大大接近于材料的基本结构一一分子甚至于原子，其界面原子数量比例极大，一般占总原子数的50%左右，纳米微粒的微小尺寸和高比例的表面原子数导致了它的量子尺寸效应和其他一些特殊的物理性质。
不论这种超微颗粒由晶态或非晶态物质组成，其界面原子的结构都既不同于长程有序的晶体，也不同于长程无序、短程有序的类似气体固体结构，因此，一些研究人员又把纳米材料称之为晶态、非晶态之外的“第三态固体材料”。
1）小尺寸效应、当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减少，导致声、光、电磁、热力学等物性呈现新的小尺寸效应。
小尺寸效应的表现首先是纳米微粒的熔点发生改变，普通金属金的熔点是1337K,当金的颗粒尺寸减小到2nm时，金微粒的熔点降到600K；纳米银的熔点可降低到IOOC。
由于纳米微粒的尺寸比可见光的波长还小，光在纳米材料中传播的周期性被破坏，其光学性质就会呈现与普通材料不同的情形。
光吸收显着增加并产生吸收峰的等离子共振频移，磁有序态向无序态转变等，例如，金属由于光反射显现各种颜色，而金属纳米微粒都呈黑色，说明它们对光的均匀吸收性、吸收峰的位置和峰的半高宽都与粒子半径的倒数有关。
MoO_3纳米材料化学合成流程的研究
1 MoO3 的相结构和形貌
1. 1 M oO 3 的相结构 已经知道 ,MoO3 的相结构通常分为 3 种形式 ,
·8·
中 国 钼 业 2010年 2月
中包括线形 、纤维形 、棒形 、晶须形 、薄片形 、薄膜形 、 单壁纳米管 、多壁纳米管 、纳米带 、球形等非碳纳米 材料 。它们的制备方法和工艺参数可以千差万别 , 观察形 貌 的 方 法 有 各 种 电 子 显 微 镜 分 析 ( TEM、 SEM、HRTEM、HRSEM 等 ) 。本文仅举以下 2例 ,足 见其形貌的琳琅满目 。图 3是模板 ( CTAB )水热法 制备的纳米带 ,α - MoO3 TEM 照片 [ 31 ] 。图 4是无模 板水热法制备的 h - MoO3 六棱柱形 SEM 照片 [ 34 ] 。
MoO3 纳米材料具有很多特殊的性能 ,具有广泛 的应用潜力 ,其中包括 ,电子显示 、固体微生物 、气体
收稿日期 : 2009 - 10 - 25 作者简介 :徐志昌 (1935 - ) ,男 ,清华大学教授 ,《中国钼业 》编委 。
传感器 、记录材料 、石油催化剂等 。它也是制备其他 含钼纳米材料理想的前驱体 , 如 , 层状纳米 MoS2 、 MoSe2 、纤维状 Mo 粉以及各种主 - 客化合物 。此 外 ,良好的光致变色和电致变色性能在智能材料中 具有广泛的应用潜力 。纳米级 MoO3 具有优异的可 逆光色性和较高的光学对比度 ,其性能在信息存储 、 图像显示及调节光线等方面具有潜在的应用价值 , 可作为电致变色 、光致变色 、智能伪装等器件的核心 材料 ,在显示设备和军事装备等领域具有广阔的应 用价值 。
Bi2S3纳米材料研究进展
ｏ ｉ ｌ ｕ ｄ ａ ｓ ｓｅ ｙ ｔ ｅ ｉ ， ｙ ｒ ｔ ｅ ｍａ ｔ ｏ ｔ ． ｅ ｐ ｏ ｐ ｃ ｆｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｐ ｌ ａｔｏ ｆＢｉＳ ａ ｏ ｍａ ｅ ｉｌ ｎ ｃ ｉ ｉ — ｓ ｉ ｔ ｄ ｓ ｎ ｈ ｓｓ ｈ ｄ ｏ ｈ ｒ ｌ ｑ ｍｅ ｈ ｄ ｅ ｃ Ｔｈ ｒ ｓ ｅ ｔｏ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ａ ｐ ｉ ｉｉｎ ｏ ２ ３ｎ ｎ — ｃ ｔｒ ａ
２ １． Ｏ ８ ０ ０ Ｎ ．
陶 瓷
Ｂ２ ３纳 米 材 料 研 究 进 展 ｉ Ｓ
王 艳 黄 剑 锋 曹丽 云 吴 建 鹏 贺 海 燕
１ Ｏ２ （ 陕西科 技 大学 材料 科学 与工 程学 院 西 安 ７ Ｏ １）
摘 要 Ｂ 。 一 种 重 要 的 半 导 体 材 料 ， 热 电 、 子 和 光 电 子 器 件 以及 红 外 光 谱 学 上 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 。从 Ｂｚ 。 ｉ 是 ｓ 在 电 ｉ ｓ 结 构 特 点 及 应 用 性 能 等 方 面 出 发 ， 要 介 绍 了 Ｂ２。 米 材 料 的 制 备 方 法 如 离 子 液 法 、 溶 剂 法 、 热 处 理 法 等 方 法 的 最 主 ｜ 纳 ｓ 热 水
构 。另 外 ， 近年 来人 们 对无 毒 、 环保 的硫 属化 合物 材料
前 言
纳 米材 料具 有特 殊 的结 构 和 性 能 ， 广 泛 应 用 于 可
化学、 理学、 物 电子 学 、 学 、 械 和 生 物 医药 学 等 领 光 机
的研究 给 予 了极 大 的重 视 ， Ｂ 。 就 是 其 中 的一 种 。 而 ｉ Ｓ
新 研 究 进 展 ， 出 了 Ｂ 。 米 材 料 今后 研 究 和 应 用 的方 向 。 提 ｉ 纳 Ｓ 关键 词 Ｂ 。 离 子 液 法 热 溶 剂 法 研 究 进 展 ｉ Ｓ
纳米材料详细知识
自20世纪80年代纳米科技诞生以来，纳米材料的研究与应用 得到了迅速的发展。随着科技的进步，人们已经能够制备出 各种形貌、结构和性能的纳米材料，并探索其在各个领域的 应用潜力。
纳米材料分类及特点
分类
根据维度的不同，纳米材料可分为零维（如纳米颗粒、原子团簇等）、一维 （如纳米线、纳米管等）、二维（如纳米薄膜、纳米片等）以及三维（如纳米 多孔材料、纳米复合材料等）。
THANKS
感谢观看
08
纳米材料安全性问题及挑 战
纳米材料对人体健康影响
呼吸系统
纳米材料的小尺寸使其易于 进入肺部，可能导致肺部炎
症、纤维化等病变。心血管系统 Nhomakorabea纳米材料可能通过血液循环 系统进入心脏，引发心肌损 伤、血管炎等心血管疾病。
神经系统
纳米材料可能通过血脑屏障 进入中枢神经系统，对神经 元和胶质细胞产生毒性作用 ，导致认知障碍、行为异常 等神经毒性表现。
量子点和量子线的特性
量子点和量子线具有独特的电子结构和光学性质，如量子限制效应和库仑阻塞效应等，使 得它们在光电器件和量子计算等领域具有潜在应用价值。
04
纳米材料表征技术
显微镜表征方法
1 2 3
扫描电子显微镜（SEM） 利用电子束扫描样品表面，通过检测样品发射的 次级电子或反射电子成像，观察纳米材料的形貌、 尺寸和分布。
量子尺寸效应和隧道效应
量子尺寸效应
当纳米材料的尺寸接近或小于某一特征长度（如电子的德布罗意波长、超导相干长度等） 时，材料的电子结构、光学性质和磁学性质等将发生显著变化。
隧道效应
纳米材料中电子在势垒中的贯穿能力增强，使得一些在宏观尺度下不可能发生的物理现象在 纳米尺度下得以实现，如扫描隧道显微镜（STM）的工作原理。
纳米材料的三个效应
纳米材料的三个效应
纳米材料在纳米尺度下表现出一些特殊的效应，主要有以下三个：
1. 尺寸效应：纳米材料的尺寸通常在纳米级别，具有高比表面积和量子尺寸效应。
由于其表面积相对较大，与体积相比更多的原子或分子位于表面，导致表面活性增加。
此外，由于尺寸接近原子或分子的尺度，纳米材料的物理和化学性质可能与宏观材料不同，如光学、磁性、电学等性质的变化。
2. 量子效应：当纳米材料尺寸接近或小于其特定量子限制时，量子效应开始显现。
量子效应是指在纳米尺度下，粒子的行为受到量子力学规律的显著影响。
例如，纳米材料的能带结构和电子输运性质可能与宏观材料有所不同，如量子点的能级结构、电子隧穿效应等。
3. 表面效应：由于纳米材料的高比表面积，表面效应在其性质和行为中起着重要作用。
表面效应指的是纳米材料表面原子或分子与环境之间的相互作用对其性质的影响。
纳米材料的表面活性位点增多，导致与周围环境的相互作用增强，从而改变了材料的光学、化学、催化等性质。
此外，表面效应还可以影响纳米材料的稳定性、生物相容性等方面。
这些效应使得纳米材料具有许多独特的性质和潜在的应用，如纳米电子器件、纳米传感器、纳米药物递送系统、纳米催化剂等。
然而，纳米材料也面临着一些挑战，如制备和表征的复杂性、稳定性问题以及与环境和生物系统的相互作用等。
因此，对纳米材料的研究和应用需要深入理解和有效管理这些特殊效应。
1/ 1。
纳米材料在土木工程中的应用
纳米材料在土木工程中的应用一、引言随着科技的不断发展和进步，纳米材料在各个领域中的应用越来越广泛。
而在土木工程领域中，纳米材料也开始被应用于不同的方面。
本文将详细介绍纳米材料在土木工程中的应用。
二、纳米材料在混凝土中的应用1. 纳米氧化硅纳米氧化硅是一种常见的纳米材料，在混凝土中被广泛应用。
它可以提高混凝土的强度和耐久性，同时还能增加混凝土的抗裂性能和耐久性。
2. 纳米碳管纳米碳管是一种新型的碳材料，在混凝土中也有着广泛的应用。
它可以提高混凝土的强度和韧性，并且还可以增加混凝土的导电性能。
3. 纳米氧化铁纳米氧化铁也是一种常见的纳米材料，在混凝土中被广泛使用。
它可以提高混凝土的抗蚀性能和耐久性，同时还可以增加混凝土表面的硬度和光泽度。
三、纳米材料在钢筋中的应用1. 纳米二氧化钛纳米二氧化钛可以被添加到钢筋表面，可以提高钢筋的耐腐蚀性能和强度，同时还可以增加钢筋表面的硬度和光泽度。
2. 纳米碳纤维纳米碳纤维是一种新型的碳材料，在钢筋中也有着广泛的应用。
它可以提高钢筋的强度和韧性，并且还可以增加钢筋表面的导电性能。
3. 纳米氧化铝纳米氧化铝也是一种常见的纳米材料，在钢筋中被广泛使用。
它可以提高钢筋的抗蚀性能和耐久性，同时还可以增加钢筋表面的硬度和光泽度。
四、纳米材料在沥青路面中的应用1. 纳米二氧化硅纳米二氧化硅可以被添加到沥青路面中，可以提高沥青路面的耐久性和抗裂性能，同时还能增加沥青路面表面的硬度和光泽度。
2. 纳米碳纤维纳米碳纤维也可以被添加到沥青路面中，可以提高沥青路面的强度和韧性，并且还可以增加沥青路面表面的导电性能。
3. 纳米氧化铁纳米氧化铁也可以被添加到沥青路面中，可以提高沥青路面的抗蚀性能和耐久性，同时还可以增加沥青路面表面的硬度和光泽度。
五、纳米材料在隧道工程中的应用1. 纳米二氧化硅纳米二氧化硅可以被添加到隧道内壁中，可以提高隧道内壁的耐久性和抗裂性能，同时还能增加隧道内壁表面的硬度和光泽度。
ZnOEu~(3+)纳米材料中Eu~(3+)在晶格中占据位置及光学性能研究
ZnO:Eu~(3+)纳米材料中Eu~(3+)在晶格中占据位置及光学性能研究在现代光电材料中,作为发光材料中心的稀土离子在固体发光材料中扮演着重要角色。
这是因为稀土离子具有独特的电子层结构。
它们作为杂质掺入到晶体后,使得晶体材料表现出优异的光电性能。
ZnO是一种新型的光电材料,近年来,稀土离子掺杂的ZnO纳米材料的制备和光电物理性质被学术界进行广泛的研究。
ZnO可以作为稀土掺杂的荧光材料的基质,能够广泛应用发光二极管、液晶显示器、荧光探针等产品中。
本文通过三种不同的方法（尿素沉淀法,溶液化学法,溶剂热法）制备了不同形貌的ZnO:Eu<sup>3+</sup>纳米材料。
并用X射线衍射仪、扫描电子显微电镜、荧光光谱仪、拉曼光谱仪等测试方法对样品的结构、形貌、光学特性进行了表征。
本论文重点研究了Eu<sup>3+</sup>离子的不同掺杂量和不同退火温度对纳米材料的形貌、粒径尺寸的影响,以及对ZnO:Eu<sup>3+</sup>纳米材料中Eu<sup>3+</sup>在晶格中占据的具体位置和光学性能进行了研究。
得到的主要研究结论如下：1.本论文采用了尿素沉淀法、溶液化学法、溶剂热法制备了ZnO:Eu<sup>3+</sup>纳米材料。
通过XRD分析,三种方法制备的样品衍射峰强度都比较高,表明样品的结晶性能都良好。
通过与标准的ZnO衍射图谱对比,表明Eu掺杂ZnO晶体均为六角纤锌矿结构。
尿素沉淀法,溶液化学法所制备的样品中没有发现Eu203的衍射峰,说明掺杂元素Eu<sup>3+</sup>进入ZnO晶格中。
而在溶剂热法制备的样品中,在XRD图谱的大约28°处发现Eu203的衍射峰,表明有少量的Eu203的表面析出。
但由于掺杂量少,衍射峰的强度是比较弱的。
超大塑性变形的研究进展一块体纳米材料性能(3)
中 图分 类 号 ：Ｂ ８ 文 献 标 示 符 ： 文 章 编 号 ：６４— ９ １２０ ）３ ０ —０ Ｔ ３３ Ａ １７ ０７ （０８ ０ —０ １ ７
Ｒｅ ｉｗ ｎ ｏ ｐ ｃ ｆＳ ｖ ｒ ａ ｔ ｆ 珊 ａ ｉｎ ｖｅ ａ ｄ Ｐｒ ｓ ｅ ｔ０ ｅ ｅ ｅ Ｐｌｓｉ Ｄｅ ０ ｃ ｔ０
纳米 晶体 材料 的特 点 是 晶粒 极 其 细小 ， 陷密 缺
成 为 研究 的热 点 。通 过大 量 实 验 已经 发 现 ， 随着 伴
金属纳 米材 料独 特 的结 构 特 征 ， 具 有 特 殊 的力 学 其
Ｋ ｅ Ｗ ｏ ｄ Ｓ ｖ ｒ ｌｓｉ ｆｒ ｔｏ ｙ ｒ ｓ： ｅ ｅ ｐａ ｔ ｄｅｏ ｍａ ｎ， Ｍｅ ｈａ ｉａ ｒ ｐ ｒｙ， Ｂｕｋ ａ ｏ ｔｒｃ ｓａｌｎ ｔｒａ ． ｅ ｃ ｉ ｃ ｎｃ ｌｐ ｏ ｅ ｔ ｌ ｎ ｎ ｍｅｅ ｒ ｔｌｉｅ ｍａｅ １ ｙ ｉ
引 言
径； 纳米材料 可以在较低 温ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 、 高应 变速 率下实现超 塑性 ， 高高周 疲劳寿命 ； 小的第二相粒 子析 出是提 高纳米 较 提 细
材 料 热 稳 定 性 的 关 键 。 与 常 规 冷 轧 材 料 相 比 ， 大 塑 性 变形 制 备 的 材 料 在 相 同 强度 下 的 塑性 较 高 。 超 关 键 词 ： 大 塑性 变形 ； 学性 能 ； 体 纳 米 材 料 超 力 块
杨 钢 胡 超 王 昌
（ 铁 研 究 总 院 １０ ８ 钢 ００ １北 京 ）
摘
要 ： 大 塑 性 变形 制 备 的 纳 米材 料 通 常 具 有 高 强 度 、 塑 性 的 特 点 ， 塑 性 主要 是 由 于 纳 米 材 料 的应 变硬 超 低 低
三维纳米材料概述
三维纳米材料概述1 定义所谓纳米材料，指的是具有纳米量级（1~100nm）的晶态或非晶态超微粒构成的固体物质。
纳米材料真正纳入材料科学殿堂应是德国科学家Gleiter等于1984年首用惰性气体凝聚成功地制备了铁纳米微粒，并以它作为结构单元制成纳米块体材料。
1990年7月在美国巴尔的摩召开了第一届纳米科学技术会议，标志着纳米科学技术的正式诞生.此后，一些发达国家都投入了大量的资金开展研究工作。
我国也先后多次召开了全国纳米晶固体材料学术讨论会，并于1992年创办了纳米材料国际性刊物。
由于独特的微结构和奇异性能，纳米材料引起了科学界的极大关注，成为世界范围内的研究热点，其领域涉及物理、化学、生物、微电子等诸多学科。
三维纳米结构（3D nanostructure）是指由零维、一维、二维中的一种或多种基本结构单元组成的复合材料，其中包括：横向结构尺寸小于100nm的物体；纳米微粒与常规材料的复合体；粗糙度小于100nm的表面；纳米微粒与多孔介质的组装体系等。
2 分类三维纳米材料主要包括：纳米玻璃、纳米陶瓷、纳米介孔材料、纳米金属和纳米高分子。
2.1 纳米陶瓷纳米陶瓷是指陶瓷材料的显微结构中，晶粒、晶界以及它们之间的结合都处于纳米量级水平，包括晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔与缺陷尺寸等都是纳米级。
试验证明，纳米晶陶瓷材料不仅保持了传统陶瓷材料的优点，而且具有良好的力学性能，在适当的条件下，甚至能够具有超塑性质。
2.2 纳米玻璃纳米玻璃属于无机非晶质材料，它是指在透明玻璃连续相中周期排列着纳米尺寸的第二相(微粒子、分相、结晶或气孔)的玻璃材料。
2.3 纳米介孔材料1992年美国Mobile公司的科学家们首次运用表面活性剂作为模板合成出介孔二氧化硅，命名为MCM—41。
这是继微孔沸石分子筛之后的又一类分子筛材料。
按照国际纯粹与应用化学协会（IUPAC）的定义，孔径大于50nm的孔称为大孔，小于2nm的孔称为微孔，孔径为2—50nm的多孔材料称为介孔（中孔）材料。
纳米材料的研究及应用
纳米材料的研究及应用纳米材料的讨论及应用纳米材料的讨论及应用魏方芳( 福建师范高校化学与材料学院重点试验室. 福建 3 0 0 ) 5 摘要: 介绍纳米材料的范围、定义、四个基本效应及应用领城。
关镶词: 纳来材并; 基本效应; 应用1 概述纳米材料是近年来进展起来的一种新型高性能材料。
纳米材料 ( 又称超微小粒) 是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统，依据其形象即为外表效应[ 。
主 1 3 要表现为熔点降低、比热增大。
超微颗粒的外表具有很高的活性，在空气中金属颗粒会快速氧化而燃烧。
如要防止自燃，可采纳外表包覆或有意识地掌握氧化速率，使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层，确保外表稳定化。
利用外表活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料。
态分为零维、一可维、二维和三维纳米材料t 。
l纳米材料的晶粒尺寸、晶界尺寸、缺陷尺寸均在l o nm 以下，随着晶格数量大幅度增加，材料的强度、韧性和超塑性都大为提高，对材料的电学、磁学、光学等性能产生重要的影响。
目前对纳米材料的定义为: 粒径为1一100nm 的纳米粉，直径为 1一10O 的纳米线，厚度为 1一lo n 的纳米薄 m n o m 2。
小尺寸效应 2 在肯定条件下，颗粒尺寸的量变，会引起颗粒的质变。
由于颖粒尺寸变小所引起的宏观物理性质膜，且现米应材 [ 。
并出纳效的料 1 22 纳米材料的基本特性纳米材料有四个基本的效应，即小尺寸效应、外表与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，因此消失常规材料所没有的一些特殊性能，如的改变称为小尺寸效应4]。
对超微颐粒而言，尺【寸变小，同时比外表积亦显著增加，从而产生一系列新颖的性质。
) 1 热学性质改变大尺寸固态物质经过超微小化后，发觉其熔点将显著降低，当颗粒小于 1 纳米量级时尤为显著。
0 例如，金的常规熔点为1 64℃，当颗粒尺寸减小 0 到 10 纳米尺寸时，则降低 27℃，2 纳米尺寸时的熔点仅为32 ℃左右; 银的常规熔点为67 ℃，而 7 0 超微银颗粒的熔点可低于100℃。
纳米材料导论 第三章纳米材料的力学性能
第三章纳米材料的力学性能第一节纳米材料力学性能概述自从1984年Gleiter在实验室人工合成出Pd、Cu等纳米晶块体材料以来，人们对纳米材料的力学性能产生了极大的兴趣。
在以后的十多年内，报导了大量的研究结果，对纳米材料的力学性能的研究处于百花齐放、百家争鸣的时期。
1996～1998年，美国一个八人小组考察了全世界纳米材料的研究现状和发展趋势后，Coch对前期关于纳米材料的力学性能的研究总结出以下四条与常规晶粒材料不同的结果：1）纳米材料的弹性模量较常规晶粒材料的弹性模量降低了30～50％。
2）纳米纯金属的硬度或强度是大晶粒（＞1 m）金属硬度或强度的2～7倍。
3）纳米材料可具有负的Hall-Petch关系，即随着晶粒尺寸的减小材料的强度降低。
4）在较低的温度下，如室温附近脆性的陶瓷或金属间化合物在具有纳米晶时，由于扩散相变机制而具有塑性，或者是超塑性。
前期关于纳米材料的弹性模量大幅度降低的实验依据主要是纳米Pd、CaF2块体的模量大幅度降低。
20世纪90年代后期的研究工作表明，纳米材料的弹性模量降低了30～50％的结论是不能成立的。
不能成立的理由是前期制备的样品具有高的孔隙度和低的密度及制样过程中所产生的缺陷，从而造成的弹性模量的不正常的降低。
图3-1表明纳米晶Pd、Cu的孔隙度对弹性模量的影响，图中虚线和实线为回归直线，圆点和三角形为实验值。
由图可知孔隙度很低时，Pd、Cu的E接近理论值，随着孔隙度的增加，E大幅降低。
图3-1 纳米晶Pd、Cu的空隙度对E的影响弹性模量E是原子之间的结合力在宏观上的反映，取决于原子的种类及其结构，对组织的变化不敏感。
由于纳米材料中存在大量的晶界，而晶界的原子结构和排列不同于晶粒内部，且原子间间距较大，因此，纳米晶的弹性模量要受晶粒大小的影响，晶粒越细，所受的影响越大，E的下降越大。
图3-2 纳米晶相对模量与晶粒大小的关系图3-2为用高能球磨纳米Fe 、Ni 、Cu-Ni 等粉末固化后的块体材料的规一化的弹性模量E 和切变模量G 与晶粒大小之间的关系，图中虚线和实线分别代表晶界尺寸为0.5nm 和1.0nm 时E 的计算值，圆点表示实测值。
三维纳米材料的名词解释
三维纳米材料的名词解释在当今科技高速发展的时代，三维纳米材料成为一个备受关注的研究领域。
这些材料以其独特的性质和广泛的应用前景受到了科学家、工程师和企业家的追捧。
本文将从不同角度对三维纳米材料进行简要的名词解释，以期让读者更好地了解这一前沿领域。
一、定义与概况三维纳米材料，顾名思义，是指具有三维空间结构的纳米尺度材料。
它们通常由纳米尺度的构成单元按照特定的排列方式组成，可以呈现出多种不同的形态和结构，如纳米颗粒、纳米线、纳米柱、纳米骨架等。
三维纳米材料的结构具有高度复杂性和多样性，与传统二维纳米材料相比，它们在材料特性和应用方面具有更大的潜力。
例如，三维纳米材料具有较大的比表面积，可以提供更多的活性位点，从而提高催化活性和能源存储容量。
此外，由于其特殊的形态结构，三维纳米材料还具备优异的机械强度和导电性能，使其在领域如传感器、生物医学和纳米器件等方面有着广泛的应用前景。
二、制备方法针对三维纳米材料的制备，科学家们提出了多种方法和技术。
以下介绍其中几种常见的制备方法。
1. 模板法模板法是一种常用的制备三维纳米材料的方法。
它通过在纳米材料表面或孔隙中添加一种可溶性或可燃性的模板物质，然后通过沉积、溶胶凝胶或电化学方法，使材料与模板物质结合，最终得到所需的三维结构。
这种方法的好处是能够控制材料的尺寸和形态，缺点则是制备过程较为复杂。
2. 自组装法自组装法是另一种常用的制备三维纳米材料的方法。
它将纳米颗粒、纳米线或纳米片等构建单元置于特定条件下，利用自身相互作用力或外界作用力实现有序排列和组装，形成所需的结构。
这种方法具有制备简单、成本低廉等优点，但对于较大尺寸和复杂结构的材料来说，自组装法的控制精度相对较低。
3. 3D打印法近年来，随着3D打印技术的突破，它也被应用于三维纳米材料的制备。
通过选择合适的打印材料和打印路径，可以直接将纳米材料按照设计的结构进行打印。
这种方法具有制备快速、精度高等优势，但仍然需要进一步解决纳米材料的粒度和打印工艺的优化问题。
纳米材料考试试题3
判断和填空1由纳米薄膜的特殊性质，可分为两类：a、含有那么颗粒与原子团簇——基质薄膜。
b、纳米尺寸厚度的薄膜，其厚度接近于电子自由程和Debye长度，可以利用其显著的量子特性和统计特性组装成新型功能器件。
2、.增强相为纳米颗粒、纳米晶须、纳米晶片、纳米纤维的复合材料称为纳米复合材料；纳米复合材料包括金属基、陶瓷基和高分子基纳米复合材料；复合方式有：晶内型、晶间型、晶内-晶间混合型、纳米-纳米型等3、宏观量子隧道效应微粒具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。
微粒的磁化强度,量子相干器件中的磁通量等，具有隧道效应、称为宏观的量子隧道效应。
4、纳米微粒反常现象原因：小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应及量子隧道效应。
举例：金属体为导体，但纳米金属微粒在低温由于量子尺寸效应会呈现电绝缘性。
化学惰性的金属铂制成纳米微粒（铂黑）后却成为活性极好的催化剂。
5、非晶纳米微粒的晶化温度低于常规粉体。
6、超顺磁性纳米微粒尺寸小到一定临界值进入超顺磁状态，例如a-Fe Fe3O4和a-Fe2O3粒径分别为5nm 16nm和20nm时变成顺磁体这时磁化率X不再服从居里-外斯定律。
7、超顺磁状态的起源:在小尺寸下，当各向异性能减小到与热运动能可相比拟时，磁化方向就不再固定一个易磁化方向，易磁化方向作无规律的变化，结果导致超顺磁性的出现。
不同种类的纳米微粒显现的超顺的临界尺寸是不同的。
8纳米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常呈现高的矫顽力Hc10矫顽力的起源两种解释一致转动模式和球链反转磁化模式。
11.居里温度Tc为物质磁性的重要参数与交换积分成正比，并与原子构型和间距有关。
对于薄膜随着铁磁薄膜厚度的减小，居里温度下降。
对于纳米微粒，由于小尺寸效应而导致纳米粒子的本征和内禀的磁性变化，因此具有较低的居里温度。
12，大块金属具有不不同颜色的光泽，表明对可见光各种颜色的反射和吸收能力不同。
当尺寸减小到纳米级时各种金属纳米微粒几乎都呈黑色，它们对可见光的反射率极低。
金属碳晶体3纳米
金属碳晶体3纳米
金属碳晶体是一种由金属和碳组成的纳米材料，具有独特的结构和性质。
在金属碳晶体中，金属原子以一定的方式嵌入到碳晶体中，形成了一种复杂的晶体结构。
这种结构使金属碳晶体具有许多特殊的性质和应用价值。
金属碳晶体具有优异的力学性能。
由于金属和碳的结合，金属碳晶体具有较高的硬度和强度，比传统的金属材料更坚硬和耐磨。
这使得金属碳晶体可以应用于制造高强度和耐久性要求的零部件和结构材料。
金属碳晶体具有良好的导电性能。
金属原子的嵌入使得金属碳晶体具有金属的导电性，能够有效传导电流。
这使得金属碳晶体在电子器件领域具有广泛的应用，如制造高性能的电子元件和集成电路。
金属碳晶体还具有优异的光学性能。
由于其特殊的晶体结构，金属碳晶体对光的吸收和散射能力较强，使其在光学器件和光电子器件中具有独特的应用潜力。
例如，金属碳晶体可以用于制造高效能的太阳能电池和光传感器。
金属碳晶体还具有一些特殊的化学性质。
由于金属和碳的结合，金属碳晶体在一定条件下可以发生一些特殊的化学反应，如催化反应和氧化反应。
这使得金属碳晶体在催化剂和电化学器件中具有重要的应用价值。
虽然金属碳晶体具有许多优异的性质，但由于其复杂的结构和制备工艺的挑战，目前仍面临一些技术难题。
如何精确控制金属原子的嵌入位置和数量，以及如何制备大面积、高质量的金属碳晶体材料，都是当前研究的热点和难点。
金属碳晶体作为一种新型纳米材料，具有广泛的应用前景和研究价值。
通过进一步研究和开发，相信金属碳晶体将在材料科学、能源领域、电子器件和光学器件等方面发挥重要作用，为人类社会带来更多的创新和进步。
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材料新星——纳米材料书中还有应用前景介绍在纳米科技中．一个十分引入注目的研究方向是纳米机器人。
纳米生物机器和纳米生物部件零件的研制．用原于和分子直接组装成纳米机器不但其速度、效率比现有机器大大提高．而且应用范围之广，功能持殊无污染是现有机器无法比拟的。
纳米生物“部件”与纳米无机化合物及晶体结构‘部件”相组合，用纳米微电子学控制形成纳米机器人，尺寸比人体红细胞小，这种纳米机器人的问世将使未来高技术出现新的飞跃，人类的医疗也出之发生深刻的革命，许多疑难病症将得到解决。
医生可以应用纳米机器人直接打通脑血栓，消沾心脏动脉脂肪沉积物．也可以通过把多种功能纳米微型机器注入血管内．进行人体全身检查和治疗。
药物也可以制成纳米尺寸，直接注射到病变部位，以大大提高医疗效果并减少副作用。
为两个层次：一是纳米微粒，二是纳米固体(包括薄膜)。
大部分都是用人工制备的．居于人工材料、纳米材料是多学科交叉的汇合点。
纳米材料科学是原子物理、凝聚态物理、胶体化学、固体化学、配位化学、化学反应动力学和表面、界面科学等多种学科交叉汇合而出现的新学科生长点。
纳米材料中涉及的许多未知过程和新奇现象，很难用传统物理化学理论进行解释。
从某种意义来说、纳米材料研究的进展势必把物理、化学领域的许多学科推向一个新层次．也会给21世纪物理和化学研究带来新的机遇。
纳米材料为凝聚态物理提出许多新的课题。
由于纳米材料尺寸小，与电子的德布洛依波长、超导相干波长及激子玻尔半径相比拟，电子被局限在一个体积十分微小的纳米空间，电子运输受到限制，电子平均自由程很短．电于的局域性和相干性增强。
尺度下降使纳米体系包含的原子数大大降低，宏观固体的准连续能带消失了，而表现为分立的能级，量子尺小效应十分显著，这使得纳米体系的光、热．电、磁等物理性质与常规材料不同，出现许多新奇特性。
如；相反，原来绝缘体的氧化物当达到纳米级，电阻反而下降；10-25nm的铁磁金属微粒娇顽力比相同宏观材料大1000倍，而当颗粒尺寸小与10nm矫顽力变为0，表现为超顺磁性；纳米氧化物和氮化物在低频下，介电常数增大几倍。
甚至增大一个数量级，表现极大的增强效应；纳米材料(氧化物)对红外、微波有良好的吸收特性。
作为微电子学的明星材料、半导体的硅表现出极好的半导体特性。
在动员空间，由于导带底和价带顶的垂直跃迁被禁阻的，通常没有发光现象，但当硅的J4小达到纳米级(6nm)时，在靠近可见光范围内，出现较强的光致发光现象。
多孔硅的发光现象也与纳米尺度有关，在纳米氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化锆中．也观察到常规材料根本看不到的发光现象。
上述现象充分证明．纳米体系大大地丰富了21世纪凝聚态物理的研究范围。
纳米材料在催化反应中具有重要作用。
通常的金属催化剂铁、钻、镊、钯、铂制成纳米微粒可大大改善催化效果。
纳米合成为发展新型材料提供新的途径、新的思路。
日前，世界材料有近百万种，而自然的材料仅占1／20，这说明人工材料的重要地位。
纳米尺度的合成为人们设计新型材料．特别是为人类按照自己的意愿设计和探索所需要的新型材料打开了新的大门。
例如，在传统相图中根本不共溶的两种元素或化合物．在纳米态下可以形成固溶体，制造出新型的材料。
铁铝合金、银铁和铜铁合金等纳米材料己在实验室获得成功。
利用纳米微粒的特性，人们可以合成原子排列状态完全不同的两种或多种物质的复合材料。
人们还可把过去难以实现的有序相和无序相、晶态相和金属玻璃、铁磁相和反铁磁相、铁电相和顺电相复合在一起．制备出有特殊性能的新材料。
纳米材料的诞生也为常规的复合材料的研究增添了新的内容．把金属的纳米颗粒放入常规陶瓷中可大大改善材料的力学性质，如纳米氧化铝粒子放入橡胶中可提高橡胶的介电性和耐磨性，放入金属或合金中可以使晶粒细化，大大改善力学性质；纳米氧化铝弥散到透明的玻璃中既不影响透明度又提高了高温冲击韧性；纳米磁性氧化物粒子与高聚物或其它材料复合具有良好的微波吸收特性；纳米材料书中也有纳米材料应用纳米科学技术(Nano technology)是20世纪80年代末期刚刚诞生并在崛起的新科技，作为纳米科学技术的另一个员要分支—纳米生物学在20世纪90年代初露头角．面向2l世纪，它的发展前途方兴末艾。
纳米生物学在纳米尺度上认识生物大分子的精细结构及与功能的联系，并在此基础上按自己的意愿进行裁剪和嫁接，制造具有特性功能的生物大分子，这使生命科学的研究上了一个新台阶，势必在解决人类发展的—系列重大问题上起到十分重要的作用。
纳米科技使基因工程变得更加可控、人们可根据自己需要，创造各种多样的生物“产品”，农、林、牧、渔、副业也可能因此发生深刻变化，人类的食物结构也将随之发生变化。
用纳米生物工程、化学工程合成的“食品”将极大丰富食物的数量和种类，纳米科技的出现很可能为解决人类由于人口迅速增长所面临的刻不容缓问题提供新选径。
近年米，纳米结构体系与新的量子效应器件的研究取得引人注目的所进展，美国IBM公司的华森研究中心相加利福尼亚大学共同合作研制成功的室温下超小型激光器，主要设计原理是利用二维人造超原子组成纳米结构的阵列体系，通过控制量子点的尺寸及三维阵列的间距达到对发光波长的控制，从而使该体系的发光性质具有可调制性：美国贝尔实验名利用纳米硒化镉构成阵列体系，显示出波长随量子点尺寸可调制的红、绿、蓝光，实现了可调谐发光二权管的研制；半导体内嵌入磁性的人造超原子体系，如锰离子被注入到砷化镓中，经退火后生成了具有纳米结构的铁磁量子点阵列，每个量子点都是一个磁开关。
上述工作都是近几年来纳米结构体系与微型器件相联系的具体例子，虽然仪是实验宅的成果，但它却代表了纳米材料发展的一个重要趋势，从这个意义来说，纳米结构和旦于效应原理性器件是目前纳米材料研究的前沿，并逐渐用自己制造的纳米微粒、纳米管、纳米棒组装起来创造自然界尚未存在的新的物质体系，从而创造新的奇迹。
纳米材料和器件纳米材料及应用技术在信息产业的另一个重要组成部分存储器件，对传统产业来说，企业要在剧烈的市场竞争命立于不败之地，无非是采取两种方法：首先，对于老产品就要不断提高其性能价格比，占据有利的竞争优势，获得尽量多的市场份额；第二是不断创新，以新技术开发出新产品，引领市场潮流，开辟出技术推动型的新市场。
纳米材料及其技术正具有上述两方面的禀赋优势。
纳米材料学在自然界里，纳米科技及分子机器实际上早已存在。
动、植物按最微基准来定义，就是这些“纳米机器”的组合体。
这些纳米机器中最为人熟知的就是蛋白质、核糖核酸(MA)以及辅助细胞再生修复和辅助制造蛋白质的酶。
我国的纳米科技已取得重大进展。
中科院化学所的白春礼研究员等研制出STM，井用其进行了石墨表面刻蚀，刻出线宽为10nn的“中国”字符。
中科院北京真空物理实验室研究了一种新的表面原子操纵方法，在室温下，成功地在单晶硅表面上提走硅原子，形成宽度为2m(3—4个硅原子)的线条。
同时他们还实现了原子可提、可植的有序移植原子技术。
他们使用扫描隧道显微镜获得了硅原子字“毛泽东”。
这些技术的突破是我国纳米科技的重大进展，在高密度信息储存、纳米电子器件、量子器件、新型材料的组成和物种再选等方面具有非常重要和广泛的应用。
纳米材料技术美国加州大学洛杉矾分校与惠普公司合作，在1999年研制成功100nm芯片；磁性纳米棒(tonm x 40Mm)组成纳米阵列体系zlo‘Lit尺寸的密度达109bit/s，1997年制成以巨磁电阻为原理的纳米结构器件，用于磁存储、记录和计算机读写磁盘；制成颜、染料功能纳米粉体，用于橡胶、陶瓷；纳米材料在医药方面应用成果不断出现；纳米结构的高密度接头用于集成电路，双纳米微粒制超微开关展现可调隧道的库仑堵塞效应；制成纳米结构小型激光器lIB M公司制成超微型碳分子算盘；波士顿大学制出分子电动机，出78个原于构成，可计分子像马达一样工作。
日本从1992年开始将纳米材料技术用于微型机械产品中，制造进入血管的机器人；生产米粒大小的汽车；开发纳米定位与控制、分辨测量系统；研制10nm金属氧化物和生物粒于等，在纳米材料、薄膜、结构技术方面居领先地位。
德国在超薄膜基础研究方面居世界领先水平，已能生产超薄金属和半导体薄膜。
荷、日合作制出太阳能驱动分子马达，在光照下不停旋转，用作分子机械驱动马达。
英国重视纳米材料技术用于生物医学，开发生物传感器、神经细胞结构、血液流变；微电子、光学应用。
文献资料纳米材料的应用电子：生物：军事：5、当今科技的发展要求材料的超微化、智能化、元件的高集成、高密度存储和超快传输等特性为纳米科技和纳米材料的应用提供了广阔的空间。
纳米材料以它奇异的特性，为传统产业的升级换代提供了新的机遇。
纳米特种功能及结构材料将促进传统产业升级换代2 .纳米技术在医学和生物学方面。
纳米技术将在生物医学、药学、人类健康等生命科学领域有重大应用。
在纳米生物材料、微细加工、光学显示、生物信息和分子生物学等技术积累的基础上，发展生物芯片技术，形成新型生物分子识别的专家系统、临床疾病检测系统、药物筛选系统和生物工业活性监测系统等实用化技术，具有重要的社会与经济前景。
预计到2015 年，仅纳米技术在生物医药领域中的应用，全球市场将达到2000 亿美元。
3.在电子信息产业方面。
4 .纳米技术在环保产业方面。
预计我国国内“十五”期间的市场规模就可达到3 0亿元的需求规模6、纳米巨磁电阻材料: 巨磁电阻是指磁性金属、合金和多层膜在一定的磁场下电阻急剧减小, 其减小幅度比通常磁性金属与合金材料的磁电阻数值约高十余倍. 巨磁电阻效应( GMR) 是近十几年来发现的新现象. 巨磁电阻效应被发现后的第六年,IBM 公司研制成巨磁电阻效应的读出磁头,磁记录密度一下子提高了17 倍. 巨磁电阻效应在高新技术的另一个重要应用领域是微弱磁场探测器和传感器研制,如纳米探针的研究成功等. 它们将为原器件的微型化和高集成化奠定坚实的基础.磁流体(磁性液体材料) :磁流体是使强磁性超微粒子外包裹一层长链的表面活性剂稳定地分散在基液中形成的胶体,它具有固定的强磁性和液体的流动性. 目前制备磁液体的方法主要是以Fe3O4 纳米微粒为磁性粒子,主要应用于磁密封、新型润滑剂、阻尼器件、比重分离和增进扬声器的功率等方面.在磁记录上的应用研究:面向21 世纪的信息社会,需要记录材料高性能化和高密度化,磁性纳米微粒使这种需求得以实现. 磁性纳米微粒由于尺寸小,具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性.用这种纳米微粒制成的磁记录器件可以提高信噪比,降低失真度,改善图象质量.磁性纳米微粒除了上述应用外,还可以用作纳米巨磁阻抗材料、纳米微晶软磁材料、纳米微晶稀土永磁材料、纳米磁致冷、光快门、光调节器、抗癌药物磁性载体、细胞磁分离介质材料、复印机墨粉材料及磁墨水和磁印刷材料等.纳米技术的应用：军事：军服：制作军服的特种纤维中大量掺入了利用纳米技术制造的微型装置：如嵌如微型发光粒子，可根据周围环境颜色作出相应调整，改变发光色，使军服变成与周围环境一致的隐蔽色。