纳米材料的光谱测量
纳米材料的光谱表征方法
纳米材料的光谱表征方法纳米材料是一种具有尺寸在纳米尺度范围内的物质，其具有独特的电子、光学、磁性等性质。
了解和掌握纳米材料的结构和性质对于研究和应用具有重要意义。
光谱表征方法是一种常用的手段，可以提供关于纳米材料的化学成分、晶体结构、光学性质等信息。
本文将重点介绍几种常见的纳米材料光谱表征方法。
一、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）紫外-可见吸收光谱是一种常用的方法，用于研究纳米材料在紫外-可见波段的吸收和反射特性。
利用UV-Vis光谱，可以推断纳米材料的能带结构、导电性、色散等信息。
此外，通过对比纳米材料样品的吸收光谱与标准物质的光谱进行比较，还可以定量分析纳米材料的成分。
二、拉曼光谱拉曼光谱是纳米材料表征中常用的非破坏性光谱技术之一。
拉曼散射现象产生的光谱可提供关于纳米材料的晶格振动、分子构型和化学键信息。
拉曼光谱的优点在于非常灵敏，能够检测到纳米材料的微小结构变化。
通过拉曼光谱分析，可以评估纳米材料的晶体质量、结晶度和应力等性质。
三、荧光光谱荧光光谱是通过激发纳米材料产生的荧光现象来研究其光学性质。
纳米材料荧光光谱的形状、位置和强度等信息能够揭示材料的发射能级、能带结构和激子自由性能。
同时，荧光光谱还可以用于检测纳米材料的缺陷及杂质。
四、X射线衍射（XRD）X射线衍射是一种常用的确定纳米材料晶体结构的方法。
通过测量纳米材料的衍射图样，可以推断晶体的晶格结构和晶格参数。
此外，X射线衍射还能提供纳米材料的物相、晶粒尺寸及其分布等信息。
对于纳米材料的结构研究来说，X射线衍射是一种重要的工具。
五、透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜是一种常用的纳米材料表征工具，能够提供高分辨率的显微图像。
通过TEM观察，可以获得纳米材料的形貌、尺寸、晶体结构等信息。
此外，TEM还可以进行选区电子衍射，从而获取纳米材料的晶格结构、晶格定向等信息。
总结起来，纳米材料的光谱表征方法包括紫外-可见吸收光谱、拉曼光谱、荧光光谱、X射线衍射和透射电子显微镜。
现代分析方法 纳米材料的表征与测试技术
现代分析方法纳米材料的表征与测试技术分析科学现代方法正是人类知识宝库中最重要、最活跃的领域之一，它不仅是研究的对象，而且又是观察和探索世界，特别是微观世界的重要手段，各行各业都离不开它。
随着纳米材料科学技术的发展，要求改进和发展新分析方法、新分析技术和新概念，提高其灵敏度、准确度和可靠性，从中提取更多信息，提高测试质量、效率和经济性。
纳米科学和技术是在纳米尺度上（0.1-100nm之间）研究物质(包括原子、分子)的特性和相互作用，并且利用这些特性的多学科的高科技。
纳米科技是未来高科技的基础，而适合纳米科技研究的仪器分析方法是纳米科技中必不可少的实验手段。
因此，纳米材料的分析和表征对纳米材料和纳米科技发展具有重要的意义和作用。
纳米技术与纳米材料是一个典型的新兴高技术领域。
虽然许多研究人员已经涉足了该领域的研究，但还有很多研究人员以及相关产业的从业人员对纳米材料还不很熟悉，尤其是如何分析和表征纳米材料、如何获得纳米材料的一些特征信息。
为了满足纳米科技工作者的需要，本文对纳米材料的一些常用分析和表征技术，主要从纳米材料的成分分析、形貌分析、粒度分析、结构分析以及表面界面分析等几个方面进行简要阐述。
1. 纳米材料的粒度分析1.1粒度分析的概念大部分固体材料均是由各种形状不同的颗粒构造而成，因此，细微颗粒材料的形状和大小对材料结构和性能具有重要的影响。
尤其对纳米材料，其颗粒大小和形状对材料的性能起着决定性的作用。
因此，对纳米材料的颗粒大小、形状的表征和控制具有重要意义。
一般固体材料颗粒大小可以用颗粒粒度概念来表述。
对于不同原理的粒度分析仪器，所依据的测量原理不同，其颗粒特性也不同，只能进行有效对比，不能进行横向直接对比。
由于粉体材料颗粒形状不可能都是均匀球形的，有各种各样的结构，因此，在大多数情况下粒度分析仪所测的粒径是一种等效意义上的粒径，和实际的颗粒大小分布会有一定的差异，因此只具有相对比较的意义。
此外，各种不同粒度分析方法获得的粒径大小和分布数据也可能不能相互印证，不能进行绝对的横向比较。
纳米材料的表征方法
纳米材料的表征方法随着科技的快速发展，纳米材料逐渐成为各个领域的研究热点。
纳米材料的特殊性质和应用潜力使得其表征方法变得至关重要。
纳米材料的表征涉及到其形貌、尺寸、结构、成分以及物理和化学特性等方面的分析。
本文将介绍几种常用的纳米材料表征方法。
1. 扫描电子显微镜（SEM）SEM是一种基于电子束与材料相互作用的表征技术。
通过SEM可以获得纳米材料的形貌和表面特征。
它可以提供高分辨率的图像，从而使我们能够观察到纳米级别的细节。
同时，SEM还可以通过能谱分析技术（EDX）获得纳米材料的元素成分信息。
2. 透射电子显微镜（TEM）TEM是一种利用电子束通过纳米材料薄片进行投射和散射的方法来观察样品的结构和形貌的技术。
相比于SEM，TEM能够提供更高的分辨率，能够观察到更细微的细节。
利用TEM还可以确定纳米材料的晶体结构、晶格参数和晶面取向等信息。
3. X射线衍射（XRD）XRD是一种利用X射线与晶体相互作用的分析技术，对于纳米材料的晶体结构和成分分析十分重要。
通过测量样品散射的X射线的特征衍射图案，可以推断出纳米材料的晶体结构、晶格常数和相对晶体的定向度。
4. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）FTIR是一种用来分析纳米材料的化学组成和结构的技术。
它基于红外辐射与材料吸收光谱的原理，通过测量纳米材料吸收不同波长的红外光线的强度变化，从而得到样品的化学信息。
利用FTIR还可以检测纳米材料中的官能团和键的类型。
5. 激光粒度仪激光粒度仪是一种常用的用于测量纳米材料粒径分布的仪器。
它通过测量光散射的强度来确定样品中颗粒的尺寸分布。
激光粒度仪不仅可以提供纳米材料的平均粒径，还可以分析其尺寸分布的均匀性，从而对纳米材料的制备工艺进行优化。
除了以上介绍的几种常用的纳米材料表征方法，还有许多其他的技术可供选择，如原子力显微镜（AFM）、拉曼光谱、热重分析（TGA）等。
选择适合的表征方法需要根据具体的研究目的和所要分析的属性来确定。
纳米材料粒度测试方法大全
纳米材料粒度测试方法大全纳米材料粒度测试是纳米材料研究和应用中非常重要的一项工作，通过准确测量纳米材料的粒度可以了解其物理性质和化学性质，为纳米材料的合成、应用和性能优化提供数据支持。
下面将介绍几种常用的纳米材料粒度测试方法。
1.扫描电子显微镜(SEM)：SEM是一种通过扫描纳米材料表面的高能电子束来观察和测量纳米材料粒度的方法。
该方法具有分辨率高、测量精度高、对纳米材料样品无需特殊处理等特点。
通过SEM观察到的纳米材料外观图像可以用于测量粒径、形貌和分布等参数。
2.透射电子显微镜(TEM)：TEM是一种通过透射电子束观察纳米材料内部结构的方法，也可用于测量纳米材料的粒度。
TEM具有高分辨率，可以观察到纳米尺度的细节。
通过对TEM图像的分析，可以根据纳米材料的投影面积和长度等参数来计算纳米材料的粒径。
3.动态光散射(DLS)：DLS是一种通过检测纳米材料颗粒在溶液中的布朗运动来测量纳米材料粒度的方法。
它利用激光束照射纳米颗粒溶液，测量散射光的强度和角度分布，从而得到纳米材料的尺寸分布。
DLS具有非接触式测量、快速、方便等特点，适用于纳米材料的溶液或悬浮液样品。
4.X射线衍射(XRD)：XRD是一种通过测量材料晶体的衍射角度来确定晶体结构和晶粒尺寸的方法。
对于具有晶体结构的纳米材料，可以通过XRD图谱的峰宽来估算晶粒尺寸。
XRD具有无损测量、精度高等特点，适用于晶体结构明确的纳米材料。
5.傅里叶红外光谱(FTIR)：FTIR是一种通过测量纳米材料在红外波段的吸收光谱来研究纳米材料结构和成分的方法。
纳米材料的粒度也可以通过红外吸收峰的强度和位置进行定性和定量分析。
FTIR具有所需样品量少、分辨率高等特点，适用于纳米材料的表面分析和组成分析。
6.水中悬浮液测定法：将纳米材料置于水中制备悬浮液，通过测量悬浮液的光学性质如透光率等，可以间接测得纳米材料的粒度。
该方法操作简单、快速，可用于大量样品的测量。
7.气相吸附法：纳米材料的比表面积可以通过气相吸附法来测量。
纳米材料的表征方法与技巧
纳米材料的表征方法与技巧纳米材料是一种具有特殊尺寸和结构的材料，其尺寸在纳米级别（10^-9米）范围内。
由于纳米材料具有独特的物理、化学和力学特性，因此对其进行准确的表征是非常重要的。
本文将介绍几种常用的纳米材料表征方法与技巧，以帮助读者更好地了解和研究纳米材料。
1. 扫描电镜（SEM）扫描电镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）是一种常用的表征纳米材料形貌和表面形态的方法。
SEM利用电子束照射样品，然后测量样品放出的次级电子、反射电子或散射电子，通过扫描样品的表面，获得高分辨率的表面形貌信息。
SEM能够对纳米材料进行直接观察和分析，可以得到材料的形貌、尺寸、结构以及表面粗糙度等信息。
2. 透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）是一种用于观察纳米材料内部结构的高分辨率技术。
TEM利用电子束通过样品的方式，然后测量透射电子的强度，从而获得材料的原子级别结构和晶格信息。
TEM对于研究纳米材料的晶体结构、晶粒尺寸和界面特性等方面具有很高的分辨率和灵敏度。
3. X射线衍射（XRD）X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）是一种用于分析纳米材料结晶性质的重要手段。
通过照射样品表面的X射线，通过分析和测量样品对X射线的衍射图样，可以确定样品的晶体结构、晶体相对应的晶格参数以及晶粒尺寸等信息。
XRD对于研究纳米材料的晶体结构和晶体相变等方面具有很高的准确性和可靠性。
4. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）是一种用于表征纳米材料的化学组成和官能团的方法。
通过测量样品在红外区域的吸收和散射光谱，可以确定样品中存在的化学键和官能团类型，并帮助研究者了解纳米材料的结构和表面性质。
FTIR对于研究纳米材料的化学组成、官能团修饰以及材料与其他物质之间的相互作用具有重要意义。
纳米科技材料表征方法简介
纳米科技材料表征方法简介纳米科技是21世纪的重要领域之一，具有巨大的应用潜力和未来发展前景。
纳米材料是指其颗粒尺寸在1到100纳米之间的材料，具有独特的化学、物理和力学性质。
为了研究和开发纳米材料，科学家们需要了解其结构、形貌和组成。
这就需要使用一系列纳米材料表征方法来定量和定性地检测、分析和描述这些材料的特性。
在纳米科技领域中，有多种表征方法被广泛应用。
下面将介绍几种常见的纳米科技材料表征方法。
1. 扫描电子显微镜（SEM）SEM是一种广泛应用于纳米科技领域的表征方法。
它通过扫描样品表面并收集反射电子信号来获得样品的表面形貌和拓扑结构。
通过调整电子束的能量和角度以及探测器的位置和设置，可以获得不同放大倍数的样品图像。
SEM具有高分辨率、大深度和广泛的样品适用性。
2. 透射电子显微镜（TEM）TEM是一种用于观察纳米结构和化学成分的高分辨率显微镜。
它可以通过透射电子束穿过样品来获取样品的原子尺度的结构和形貌信息。
通过TEM，可以观察纳米材料的晶体结构、晶界、缺陷和杂质。
此外，TEM还可以用于元素的能量色散X射线谱分析（EDX）来获得样品的化学组成信息。
3. X射线衍射（XRD）X射线衍射是一种常用的材料结构表征方法，用于分析纳米材料的晶体结构和取向。
它通过测量样品衍射光的位置和强度来确定材料中晶格的特征。
通过XRD，可以确定纳米材料的晶体结晶度、晶胞参数和晶体取向。
此外，结合其他表征方法，如TEM和SEM，XRD可以提供全面的材料结构信息。
4. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）FTIR是一种用于分析纳米材料组成和化学键的方法。
它通过测量材料对不同波长红外光的吸收谱来得到样品的红外光谱图。
由于不同的化学键和官能团对红外光的吸收具有特征性，因此可以通过FTIR来鉴定纳米材料的组成和化学结构。
5. 热重分析（TGA）TGA是一种用于研究纳米材料热稳定性和失重过程的表征方法。
它通过在控制温度条件下加热样品并测量其质量变化来分析样品的热分解、氧化和失重。
纳米金属材料的表面增强拉曼光谱研究
纳米金属材料的表面增强拉曼光谱研究近年来，表面增强拉曼光谱（Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS）作为一种强大的分析工具，得到了越来越广泛的应用。
而纳米金属材料作为表面增强效果最好的基底，成为了研究人员关注的焦点之一。
首先，我们来了解一下纳米金属材料的特性。
纳米金属材料是指粒径在纳米级别（常见为1-100纳米）的金属颗粒。
与传统的金属材料相比，纳米金属材料具有较大的比表面积、更高的催化活性和更好的光学性能等优势。
这些优势使得纳米金属材料在光催化、传感器、表面增强等领域有着广泛的应用前景。
在表面增强拉曼光谱研究中，纳米金属颗粒的存在可以通过局域表面等离子共振效应（Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR）来放大被测物质的拉曼信号。
当光子与金属颗粒表面上的自由电子产生共振时，电子在金属颗粒内部形成了高密度的振荡，进而产生了一个局域电磁场。
这个局域电磁场可以增强附近分子的极化率，使其拉曼散射强度得到显著增强。
研究人员可以利用纳米金属材料的表面增强效应，实现对微量化学分析的高灵敏度检测。
例如，一些药物分子或有机分子的拉曼信号十分微弱，很难被探测到。
但是，通过将这些分子吸附到纳米金属颗粒上，就能利用纳米金属材料表面增强效应将其拉曼信号放大，从而提高检测的灵敏度。
此外，纳米金属材料的表面增强效应还可以用于研究复杂化学反应过程中的中间体。
由于纳米金属颗粒的局域电磁场可以使分子极化率增强，因此可以通过分析其拉曼信号来了解化学反应的机理和动力学过程。
这对于研究催化剂、催化反应以及生物分子等领域具有重要意义。
在纳米金属材料的表面增强拉曼光谱研究中，选择合适的金属材料和纳米粒径对于实验结果至关重要。
常用的金属材料有银（Ag）、金（Au）等，它们具有较强的表面增强效应。
此外，纳米金属颗粒的大小也会影响表面增强效应的强度。
通常情况下，纳米金属颗粒的直径应控制在10-100纳米之间，以保证最佳的增强效果。
材料科学中的纳米材料性能测试方法
材料科学中的纳米材料性能测试方法材料科学中，纳米材料的发展日益受到关注。
纳米材料具有独特的性质和潜在的应用价值，然而，为了充分发挥纳米材料的特性，需要对其性能进行全面准确的测试。
本文将介绍几种常用的纳米材料性能测试方法。
一、显微镜观察显微镜是纳米材料研究中常用的观察工具之一。
其主要分为光学显微镜、透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）三种。
光学显微镜是一种简单易用的观察工具，适用于对纳米材料的表面形貌进行观察和测量。
透射电子显微镜能够观察到纳米材料的内部结构和晶格缺陷等详细信息，适用于对纳米材料的微观结构分析。
而扫描电子显微镜则常用于纳米材料的表面形貌和成分分析，其高分辨率特性使得可以观察到纳米级别的细节。
二、X射线衍射X射线衍射（XRD）是一种常用的纳米材料晶体结构表征方法。
通过将X射线照射到纳米材料样品上，然后根据衍射信息推断出样品的晶体结构和晶格参数。
XRD可用于分析纳米材料的晶体结构、晶格缺陷、晶体尺寸等信息。
通过测量样品的X射线衍射谱图，可以进一步研究纳米材料的多晶性、相变等特性。
三、纳米材料力学性能测试纳米材料的力学性能是其应用价值的关键指标之一。
其中，纳米材料的硬度和弹性模量是常用的力学性能测试指标。
纳米硬度测试常用的方法包括纳米压痕、纳米拉曼光谱等。
纳米压痕仪通过在纳米材料表面施加压痕来测量其硬度和弹性模量。
纳米拉曼光谱则通过测量材料表面散射的拉曼光谱来分析其力学性能。
四、表面电子能谱测试表面电子能谱（XPS）是分析纳米材料表面元素组成和化学键状态的重要工具。
XPS测量的原理是利用高能X射线激发样品表面的原子，通过测量逸出的电子能谱来分析样品的表面组成。
XPS可用于研究材料的表面化学成分、氧化还原状态和表面缺陷等信息。
通过XPS测试，可以了解纳米材料的表面反应活性、薄膜的化学结构等重要参数。
五、热分析热分析是通过对纳米材料在不同温度下的性能变化进行测试和分析。
常用的热分析方法包括差示扫描量热法（DSC）、热重分析法（TGA）等。
纳米尺度下材料的光学性能测试方法介绍
纳米尺度下材料的光学性能测试方法介绍引言：随着纳米技术的快速发展，纳米材料的特殊性质和应用潜力引起了广泛的关注。
光学性能作为纳米材料研究的重要指标之一，对于了解和优化材料的光学性质具有重要意义。
本文将介绍几种常见的纳米尺度下材料光学性能测试方法，包括吸收光谱、荧光光谱、拉曼光谱和表面等离子共振。
一、吸收光谱吸收光谱是一种常用的光学性能测试手段，用于研究材料对特定波长光的吸收现象。
通过测量样品在不同波长下的吸收与透射能力，可以获得材料的吸收光谱图像。
纳米材料在可见光到紫外光（UV-Vis）范围内具有明显的吸收特性。
该方法可以提供材料的吸收峰位置、光吸收强度以及材料吸收特性的变化趋势等信息。
常见的仪器有紫外可见分光光度计（UV-Vis spectrophotometer）和纳米颗粒浓度测定仪等。
二、荧光光谱荧光光谱是通过激发材料后，测量材料发射的荧光光的强度和波长的变化。
纳米材料常常表现出独特的荧光特性，如量子点和量子棒等。
纳米材料的荧光发射峰位可通过荧光光谱进行测量和分析。
荧光光谱可以提供材料的发光峰位、发射光谱的峰值位置以及荧光效率的信息。
三、拉曼光谱拉曼光谱是一种分析材料结构和化学成分的光学测试方法。
该方法通过测量散射光的频率差，分析与分子振动频率相关的信息，获得具体的化学成分和结构特征。
拉曼光谱的优点是无需特殊样品处理，不容易产生物质表面改变和降解。
在纳米材料的研究中，拉曼光谱被广泛应用于表征材料颗粒的尺寸、结构、形貌以及表面纯度。
常见的仪器有激光拉曼光谱仪等。
四、表面等离子共振表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）是一种基于金属表面等离子共振现象的光学测试手段。
该方法利用金属薄膜的表面等离子体激元模式产生共振吸收或散射现象，测量材料吸附和解吸过程中的光学性质变化。
纳米材料表面的等离子共振现象对应不同波长，通过测量共振角度变化，可以获得材料表面性质的信息。
拉曼光谱在纳米材料方面的应用
拉曼光谱在纳米材料方面的应用拉曼光谱是一种用来研究物质分子振动、晶格结构和分子间相互作用的非常有用的技术。
随着纳米科技的发展，拉曼光谱在纳米材料方面的应用也越来越广泛。
在下面的文章中，我将详细介绍拉曼光谱在纳米材料研究中的各个方面的应用。
首先，拉曼光谱可用于纳米结构的表征。
纳米材料具有较小的尺寸和大量的表面积，这使得它们的物理、化学和光学性质与宏观材料有很大的不同。
通过拉曼光谱，可以非常准确地测量纳米材料的振动模式和谱线位置，从而得到纳米结构的精确信息。
例如，通过测量纳米金颗粒的拉曼光谱，可以确定其大小、形状和聚集状态。
此外，拉曼光谱还可以用于表征纳米材料的晶格结构，例如纳米颗粒的晶格畸变和晶格缺陷。
其次，拉曼光谱在纳米材料的组成分析中有着重要的应用。
由于纳米材料的尺寸相对较小，传统的组成分析方法往往无法适用。
而拉曼光谱可以通过分析物质的振动模式来确定其组成。
例如，不同材料的分子之间的化学键强度和振动模式是不同的，因此它们在拉曼光谱上表现出不同的谱带。
通过对比样品的拉曼光谱和已知物质的光谱数据库，可以准确地鉴定纳米材料的组成。
此外，拉曼光谱还可以用于探测纳米材料中的杂质和杂原子。
第三，拉曼光谱在纳米材料的结构和性质研究中发挥着重要的作用。
纳米材料的结构和性质与其微观结构和组成密切相关。
通过拉曼光谱可以非常直观地观察到纳米材料的结构和性质的变化。
例如，通过测量纳米材料的拉曼光谱，可以直接观察到纳米结构的表面增强拉曼散射现象，这是由于纳米结构表面电磁增强效应导致的。
此外，拉曼光谱还可以用于研究纳米材料的应力分布、晶格畸变、杂质浓度和导电性等性质。
最后，拉曼光谱在纳米材料的制备和加工过程中也具有重要的应用价值。
通过实时监测纳米材料的拉曼光谱，可以对纳米材料的制备和加工过程进行非常精确的控制。
例如，可以通过监测拉曼光谱中的峰位和峰形来确定纳米材料的晶格结构和纳米粒子的尺寸分布，以便优化材料的性能。
此外，拉曼光谱还可以用于研究纳米材料在外界条件下的响应和行为，例如纳米材料在高温、高压和强磁场下的性质变化。
纳米科技材料的成像与表征技术详解
纳米科技材料的成像与表征技术详解纳米科技是当今科学技术领域的热点之一，其革命性的特性使得纳米科技材料被广泛应用于各个领域，包括电子、药物、能源等。
然而，纳米材料的特殊性质和微小尺寸给其成像和表征带来了巨大挑战。
在本文中，我们将详细探讨纳米科技材料的成像与表征技术，以及应用于纳米材料研究和应用的关键方法和工具。
成像技术是研究与应用纳米科技材料不可或缺的一部分。
成像技术的目的是获取样品的形貌和结构信息，并揭示纳米材料的内部结构和特性。
传统的光学显微镜由于波长的限制，无法对纳米尺寸的材料进行直接观察。
因此，对纳米材料的成像需要使用具有更高分辨率的方法。
在纳米材料成像中，透射电子显微镜（TEM）是一种常用且非常强大的工具。
TEM以高速电子束穿过样品后通过其结构中的原子和电子来形成图像。
通过经过优化的样品准备技术，TEM能够在原子尺度上显示出纳米材料的形貌和晶体结构。
此外，随着技术的不断发展，TEM还可以通过寻找对电子束产生散射的材料部分，来获得材料的化学成分和晶体结构等信息。
除了TEM，扫描电子显微镜（SEM）也是一种常用的纳米材料成像技术。
与TEM不同，SEM使用电子束的反射或散射来获得表面拓扑和形貌信息。
在SEM中，电子束扫描样品的表面，并通过测量所产生的二次电子或后向散射电子来生成图像。
SEM不仅可以提供样品的形貌和表面特性，还可以通过能谱分析仪（EDS）等附加设备获取样品的元素组成。
除了电子显微镜，原子力显微镜（AFM）也是一种常用的纳米材料成像技术。
AFM通过探针和样品之间的相互作用来测量样品的表面形貌和物理性质。
探针在样品表面上扫描，并通过它们之间的相互作用来绘制出样品表面的拓扑图像。
AFM具有极高的分辨率和多功能性，可以在几乎任何样品类型（导体、绝缘体、液体等）上进行成像。
在纳米材料表征方面，晶体结构和晶格定向的分析是非常重要的。
X射线衍射（XRD）是一种常用的技术，通过入射X射线与晶体中的原子相互作用，产生衍射峰从而确定晶体的晶体结构和晶格常数。
纳米材料的一般表征方法
纳米材料的一般表征方法纳米材料的表征可以分为以下几个部分：形貌表征：透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）；成份分析：X射线光电子能谱（XPS），电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)，原子吸收分光光度计(AAS)；结构表征：红外光谱(FT-IR)，拉曼光谱(Raman)，动态光散射（DLS）、纳米颗粒跟踪分析（NTA）、X射线衍射（XRD）；性质表征-光、电、磁、热、力等：紫外-可见分光光度法（UV-Vis），光致发光(PL)。
1、形貌表征：（1）透射电子显微镜（TEM）是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射，可以形成明暗不同的影像，进而可以用来呈现纳米材料形貌的一种表征方式。
TEM还可以配备高分辨率透射电子显微镜（High-Resolution TEM），可以用于观察纳米材料的晶格参数，进而推断其晶型。
而有的纳米材料由于结构的特殊性，需要使用冷冻电镜（Cryo-TEM）来对其形貌结构进行观察表征。
（2）扫描电子显微镜（SEM）利用聚焦的很窄的高能电子束来扫描样品，通过电子束与样品间的相互作用，来激发各种物理信息，对这些信息进行收集、放大、再成像以达到对样品微观形貌表征的目的。
SEM也广泛用于纳米材料形貌的表征分析。
（3）原子力显微镜（AFM）可以在大气和液体环境下对样品进行纳米区域的物理性质进行探测（包括形貌），以高倍率观察样品表面，而不需要进行其他制样处理，可用于几乎所有样品（对表面光洁度有一定要求），就可以得到样品表面的三维形貌图象。
2、成份分析：（1）X射线光电子能谱（XPS）为化学研究提供分子结构和原子价态方面的信息，纳米材料通过XPS分析其原子价态，这些信息往往与其自身性能密切相关。
（2）ICP-AES主要用来测定岩石、矿物、金属等样品中数十种元素的含量。
（3）AAS可以用来测定样品中的元素含量。
纳米粉末测试方法
纳米粉末测试方法纳米粉末的测试方法包括以下几种：1、物相分析：将真空干燥的纳米材料粉末样品放入测试玻璃槽中，压平后使用X射线衍射仪进行测试。
2、分散液浓度测试：使用浓硝酸处理纳米材料水分散液，使纳米材料完全溶解，然后采用ICP-AES测试Te元素含量。
3、紫外可见近红外光谱测试：将纳米材料稀释成不同浓度的水分散液，加入到石英比色皿中，然后使用紫外可见分光光度计测量200-1100nm范围内的吸光度。
4、光热转换性能的测试：将纳米材料稀释成一系列浓度的Te纳米针水分散液，取0.1mL分散液加入到0.25mL小离心管中。
然后使用功率为0.8Wcm2的915nm半导体激光器照射小离心管中的水分散液，同时使用热成像相机记录分散液的温度变化。
5、自由基清除测试：使用1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)测试Te纳米针的清除自由基（抗氧化）的能力。
6、全谱直读等离子体发射光谱测试：采用美国Leemanlabs公司Prodigy7型全谱直读等离子体发射光谱仪（ICP;Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectr)测量纳米粉体样品中钕离子的含量，通过观察钕离子的特有原子光谱确定其含量用于定量分析。
7、全自动比表面积及孔隙度分析测试：采用美国Micromeritics 公司ASAP 2020M型全自动比表面积及孔隙度分析仪（AutomaticSpecificSurface Area and Porosity Analyzer），通过氮气吸附法测量纳米粉体样品的比表面积。
以上测试方法可以帮助研究人员了解纳米粉末的各种性质，如物相、浓度、光谱特性、光热转换性能、自由基清除能力、元素含量以及比表面积等。
这些性质对于纳米粉末在各个领域的应用具有重要意义。
低维纳米材料的拉曼光谱
拉曼光谱技术特点与优势
高灵敏度
拉曼光谱技术具有很高的灵敏度，可以 检测到非常低浓度的样品信号。
宽谱范围
拉曼光谱技术可以覆盖从紫外到近红 外的宽谱范围，适用于不同类型样品
的检测。
无损检测
拉曼光谱技术是一种无损检测技术， 可以在不破坏样品的情况下获取其内 部信息。
高分辨率
拉曼光谱技术具有很高的分辨率，可 以区分不同频率的散射光信号，从而 获取更详细的分子结构信息。
典型低维纳米材料拉曼光谱特征分析
01
石墨烯的拉曼光谱特征
石墨烯的拉曼光谱通常表现出明显的D峰、G峰和2D峰，其中G峰和2D
峰的强度和形状可用于判断石墨烯的层数和质量。
02 03
碳纳米管的拉曼光谱特征
碳纳米管的拉曼光谱主要表现为径向呼吸模式（RBM）、切向模式 （TM）和纵向光学模式（LOM），这些模式的频率和强度可用于确定 碳纳米管的直径和手性。
02
低维纳米材料概述
定义与分类
定义
低维纳米材料是指在三维空间中至少 有一维处于纳米尺度范围（1-100nm） 的材料。
分类
根据维度不同，低维纳米材料可分为 零维（如量子点）、一维（如纳米线 、纳米管）、二维（如纳米薄膜、石 墨烯）等。
结构与性质
结构
低维纳米材料具有独特的晶体结构和表面形态，如量子点的尺寸效应、纳米线 的长径比等。
利用生物分子的自组装和模板作 用，可制备具有生物相容性和特 定功能的低维纳米材料。
03
拉曼光谱技术原理及特点
拉曼散射现象与原理
拉曼散射现象
当光照射到物质上时，大部分光会被 物质吸收或透射，而一小部分光会发 生散射。其中，散射光的频率与入射 光不同的现象称为拉曼散射。
纳米材料吸光度范围
纳米材料吸光度范围
纳米材料吸光度范围是指纳米材料在可见光和近红外光谱范围内的吸收能力。
纳米材料的吸光度范围与其晶体结构、粒径、形状、表面修饰等因素有关。
在纳米材料的研究和应用中，了解其吸光度范围是非常重要的。
纳米材料的吸光度范围通常是通过紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）来测量的。
在UV-Vis吸收光谱中，纳米材料的吸收峰位和强度可以反映其吸光度范围和吸收能力。
一般来说，纳米材料的吸收峰位会随着粒径的减小而红移，即向长波方向移动，而吸收强度则会随着粒径的减小而增强。
纳米材料的吸光度范围对于其在光电子学、生物医学、能源等领域的应用具有重要意义。
例如，在太阳能电池中，纳米材料的吸光度范围需要覆盖太阳光谱的大部分范围，以最大限度地利用太阳能。
在生物医学中，纳米材料的吸光度范围需要与生物组织的吸收谱相匹配，以便在体内进行光学成像和治疗。
除了纳米材料的吸光度范围外，其光学性质还包括散射、透射和反射等。
这些光学性质也与纳米材料的结构和形状密切相关。
例如，球形纳米颗粒通常会表现出强烈的散射，而纳米棒则会表现出更强的吸收
和透射。
总之，纳米材料的吸光度范围是其光学性质中的重要参数之一，对于纳米材料的研究和应用具有重要意义。
通过对纳米材料的吸光度范围的了解，可以更好地设计和制备具有特定光学性质的纳米材料，以满足不同领域的需求。
傅里叶红外光谱检测纳米硒
傅里叶红外光谱检测纳米硒傅里叶红外光谱检测是一种常见的非破坏性检测方法，可以用于分析材料的化学结构及成分。
纳米硒作为一种常见的纳米材料，在食品工业、医药生物领域等方面有着广泛的应用。
傅里叶红外光谱检测纳米硒可以从化学结构角度了解其特殊物理化学性质，为其应用提供科学依据。
首先，通过傅里叶红外光谱仪分析纳米硒，可以得到其分子化学结构信息。
纳米硒以纳米级别的颗粒存在，具有比晶体硒更高的比表面积和更活跃的表面，因此与表面有关的官能团也相应增加。
纳米硒的表面官能团与普通的无机物质不同，通常包括氢键键、胺基、羟基、羰基、酯基等。
通过傅里叶红外光谱仪可以检测到纳米硒分子中这些官能团的振动信号，从而确认其分子化学结构。
其次，通过对傅里叶红外光谱图谱的解析，可以对纳米硒的物理性质提供支持。
例如，在傅里叶红外光谱图谱中，可以观察到固有振动模式的强度不同，这与纳米硒的大小、形态、晶体结构等因素密切相关。
同时，可以检测到硒原子的摆动模式，这与纳米硒在生物体内的代谢有着密切联系。
通过对这些物理性质的研究，可以为纳米硒的应用提供科学依据，并且为其相关的药物代谢动力学研究、生物活性评价等方向提供有力支持。
最后，傅里叶红外光谱检测纳米硒还可以为纳米材料的质量控制、生产工艺优化提供依据。
通过对不同生产工艺下纳米硒的傅里叶红外光谱信号进行比对，可以确定其制备工艺的可控性以及其结构性质是否符合要求，对提高纳米硒产品的质量和产量都有着重要的促进作用。
综上所述，傅里叶红外光谱检测纳米硒是一种非常重要的分析方法，其可以从化学结构、物理性质以及生产工艺控制等多个角度来研究纳米硒，为其应用提供了科学依据和技术支持。
在纳米材料的研究和生产应用中，其具有广泛的应用前景。
纳米拉曼光谱原位表征技术的研究与应用
纳米拉曼光谱原位表征技术的研究与应用纳米拉曼光谱技术是近年来获得广泛关注的一种原位表征技术，它能够非常精确地测量纳米材料的组成、结构和性能，具有很高的实用价值和研究意义。
在众多的纳米表征技术中，纳米拉曼光谱技术因其无需进行任何标记、非接触式、高分辨率和实时性等特点而备受青睐，逐渐成为物理、化学和生物等领域中的研究热点。
纳米拉曼光谱技术的原理是将样品激发至共振及非共振振动状态，通过固体、液体或气态样品发射的拉曼光谱进行测试和分析。
它主要利用外围的激发激光在与样品相互作用时，红外和紫外光带来的光谱信息。
然后分析并确定样品中分子结构和化学成分的信息。
该技术的非常良好的分辨率和无标记特性，很大程度上解决了众多应用领域中要求研究样品必须原样不化学变化的难题，因此被广泛应用于化学、材料、生物医学等领域。
在化学领域中，纳米拉曼光谱技术被成功应用于开发新型催化剂、调节表面的性质、表征界面和检测农药残留等问题。
在制药工业中，该技术可以用于观察制剂中的化学物质、制定药物协同作用方案等。
对于材料学的研究，在纳米机制转换的应用中，纳米拉曼光谱技术可以用于观察单个纳米颗粒完成过程中的变化。
它同样是研究二氧化钛（TiO2）和氧化铁等文献描述复杂过程的理想手段之一。
在另一方面的生物医学领域中，纳米拉曼光谱技术的应用也日益显著。
可以用于检测单细胞化学成分、诊断和定量肿瘤细胞等。
此外，还可以用于表征细胞膜的组成和构造。
而到了材料科学和工程领域，纳米拉曼光谱技术更有用武之地。
如在纳米电子学与纳米光子学的研究中，可以用于表征纳米结构晶体和</span>半导体的光学与电学性质。
比如，通过纳米拉曼光谱技术的原位表征可以追踪纳米颗粒在电极表面的结构和阻抗的变化，而这些研究结果能够帮助人们设计更高效的光电器件和电化学储能器等。
除了以上几个有不同领域从事纳米研究者精准观察和分析的应用场景外，尽管面对这些众多的应用场景，纳米拉曼光谱技术在成本等方面的困扰却也一直存在。
nano-ftir纳米傅里叶红外光谱仪原理
一、概述傅里叶变换红外光谱技术是一种重要的红外光谱分析方法，可实现样品的微观结构和化学成分的非破坏性检测。
近年来，随着纳米材料的研究和应用日益广泛，对于纳米尺度下样品表面或交界面的非破坏性分析需求也越来越迫切。
nano-FTIR纳米傅里叶红外光谱仪应运而生，它结合了红外光谱技术和近场光学显微技术，能够实现微纳米尺度下的光谱分析。
本文将重点介绍nano-FTIR纳米傅里叶红外光谱仪的原理。
二、nano-FTIR纳米傅里叶红外光谱仪原理1. 光源与探测系统nano-FTIR纳米傅里叶红外光谱仪的光源使用连续的红外激光或同步加速器红外激光，用于光谱信号的激发。
探测系统则包括红外探测器和高增益放大器，能够接收并放大红外光信号。
2. 局域增强效应nano-FTIR纳米傅里叶红外光谱仪利用近场光学显微技术，在纳米尺度下产生局域增强效应。
当尖端探针与样品接触时，局域增强效应能够使红外光的光强在纳米尺度范围内得到显著增强，从而实现纳米尺度下的光谱分析。
3. 傅里叶变换光谱nano-FTIR纳米傅里叶红外光谱仪通过将探测到的光信号进行傅里叶变换，将其转换成可视化的光谱图像。
通过分析光谱图像的峰位、峰型和峰强度等信息，可以获得样品的化学成分和结构特征。
4. 分辨率和灵敏度nano-FTIR纳米傅里叶红外光谱仪由于利用了局域增强效应，具有很高的空间分辨率和化学分辨率。
其空间分辨率可达到亚纳米尺度，化学分辨率可实现单分子水平的检测。
红外光谱信号经过高增益放大器放大后，使得仪器具备了很高的灵敏度。
5. 三维光谱成像nano-FTIR纳米傅里叶红外光谱仪还可实现样品表面的三维光谱成像，将红外光谱信息与样品形貌信息相结合，可以获得更为全面的样品分析结果。
三、应用前景1. 纳米材料表征nano-FTIR纳米傅里叶红外光谱仪可应用于纳米材料的表征，如纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜等。
通过其高分辨率和高灵敏度，可以揭示纳米材料的化学成分和结构特征，为纳米材料的研究和应用提供重要支持。
c60吸收光谱
C60吸收光谱
C60是一种碳纳米材料，其吸收光谱可以通过在不同波长下测量其吸收率来确定。
一般来说，C60的吸收光谱可以分为两个主要区域：一个是可见光区域，另一个是近红外区域。
在可见光区域，C60的吸收峰通常在600-700 nm之间，但是这个峰会因为材料的不同而有所差异。
此外，C60还会出现在650-800 nm之间的一个宽峰，这个峰是由于C60分子在不同的晶面之间的振动引起的。
在近红外区域，C60的吸收峰通常在700-1100 nm之间。
其中，C60分子的吸收峰在900 nm左右，这个峰是由于C60分子中的芳香环和非芳香环之间的振动引起的。
需要注意的是，C60的吸收光谱受到许多因素的影响，例如材料的纯度、形态和晶体结构等。
因此，在进行C60吸收光谱的测量时，需要注意这些因素的影响，并进行适当的控制和校正。
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纳米材料是指其特征尺寸为 1～100nm 范围内的材料, 其中包括纳米粉体材料, 纳米复合材料,纳米( 结构) 薄膜和纳米结构块体材料等。
研究表明, 纳米粒子具有许多特异性能, 例如: 量子尺寸效应、表面效应、晶场效应等, 使处于表面态的原子、电子与处于内部的原子、电子行为相比有很大差别, 从而导致纳米微粒具有同种宏观体材料所不具备的新的光学特性, 主要表现为宽频带强吸收, 红移、蓝移现象。
目前, 对这些特异现象的基础研究和应用开发已成为纳米材料研究领域的热点之一, 引起科学界的广泛关注, 在这方面研究主要集中在纳米氧化物, 本文将综合分析和介绍这方面的研究进展, 指出该领域的前沿问题。
1. 分子光谱吸收机理分子吸收光谱根据吸收电磁波范围分为红外吸收光谱、紫外—可见吸收光谱。
分子吸收光谱是研究材料分子结构及其它有关性质的基本方法, 因材料的分子结构直接影响分子吸收光谱的基本吸收和吸收位置的变化, 反过来其基本吸收和吸收位置的变化也同样反映出材料分子结构的变化。
以下先从红外吸收光谱、紫外—可见吸收光谱的吸收机理来分析引起分子吸收光谱红移、蓝移。
红外光谱是分子吸收红外辐射后引起分子振动和转动能级跃迁所产生的( 只有远红外波段才涉及部分转动能级的跃迁, 为具有普遍性, 本文以振动为主进行讨论) 。
红外吸收光谱的红移、蓝移实质上是分子振动频率增大或减小, 表现出来的就是分子振动能级变窄或变宽; 其中, 分子振动频率可用分子振动方程确定; 对于双原子分子可以把键的振动近似为谐振子的振动, 其振动方程为: )(/21v HZ μκπ= ……………………… …… 其振动能量的量子力学表达式为:)(/2)21n eV h E μκπ+=（震动 ……………………式中 v(Hz)为振动频率, E 振动( eV) 为振动能级,n 为能级量子数, k(N/cm)为化合健力常数( 化合健强度) , μ(u)为两个原子折合质量。
一般而言, 对于所研究的某一种具体材料, μ为常量, 红外吸收谱的红移、蓝移实质是化学键力常数的变化导致的频率变化, 相应振动能级也发生变化, 对于多原子分子,振动比较复杂, 但原理是相同的, 即键长、键角改变必然导致化学键力常数的改变。
影响化学键力常数的因素很多, 诸如: 温度、湿度、压力等。
对引起红外吸收峰位改变的因素, 除考虑原子折合质量、化学键力常数外, 还要考虑其它的内部因素( 即分子中化学键的振动并不是孤立的, 还要受其余分子, 特别是相邻分子的影响) 和外部因素( 例如, 有时还要受测定条件、外界干扰等因素影响) 。
紫外—可见吸收光谱是分子吸收紫外辐射后,由于分子最外层电子能级之间的跃迁产生的, 又称为电子能谱。
紫外—可见吸收与红外吸收相比, 红外光谱是分子振动能级之间的跃迁, 对应的光子能量低, 而紫外—可见吸收是在分子最外层电子能级之间的跃迁,则对应的光子能量高; 但就吸收机制而言, 二者是一样的; 其不同之处在于吸收的光子的频率和能量不同。
从这点来讲, 紫外—可见吸收光谱蓝移、红移是电子能级发生变化的反映; 电子能级展宽, 电子跃迁则需吸收高能量光子, 引起吸收光谱蓝移, 反之, 则红移。
2. 纳米材料特异性能与光谱的吸收机理2.1 量子尺寸效应当粒子尺寸进入纳米量级时,金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散以及半导体纳米粒子存在不连续的已被电子占据最高分子轨道与未被电子占据最低分子轨道能级而使能隙变宽的现象均称为量子尺寸效应。
能带理论表明, 金属费米能级附近电子能级一般是连续的, 这一点只有在高温或宏观尺寸情况下才成立。
因为根据Kubo 提出的能级间距和颗粒直径的关系：N E F 34=δ( 式中 δ为能级间距, EF 为费米能级, N 为电子数, 宏观物体包含无限个原子, 能隙几乎为零) , 对于纳米粒子,其中所包含的原子数有限、其能级分裂导致能级间隙为一定的有限值, 这就使得纳米材料光谱特性与宏观体材料有显著不同。
邓双等采用溶胶-凝胶与共蒸馏法耦合技术制备的纳米粉体与常规Cr2O3粉 体 红 外 光 谱 比 较发现 , 在563cm-1和619cm-1附近特征吸收峰都明显发生蓝移, 分别移动到 582.4cm-1和651.8cm-1。
对粒径大小在5~10nm 左右( 经 XRD 分析计算出) 的粒子, 其紫外—可见光谱与常规商业用的( 大于 39nm) 相比其吸收峰有一定程度蓝移。
在 ZnO 中掺入 Al2O3后 ZnO 带隙变宽, 引起红外吸收峰蓝移。
由此可见, 其带隙展宽将引起吸收峰蓝移。
带隙变化的描述方法有以下几种:1) 利用有效质量近似法( EMA) , Brus 给出纳米粒子如 ZnO 、Al2O3、TiO2、SiO2等粒子粒径与吸收带隙之间的关系式:εεπαμ21222a (r (248.0786.12)(--+∞→=e h E E r ）） m m m m h -e h -e +++=μ式中 E(r)为半导体纳米粒子的吸收带隙, E(g)为体材料带隙, r 为纳米粒子半径, μ为粒子的折合质量, 其中 me-和 mh+分别为电子和空穴的有效质量;式中第二项为量子限域导致的光谱蓝移, 第三项为电子—空穴对的库仑作用导致的红移, 第四项为周围介质对纳米粒子带隙的影响, 该项对红移产生影响, ε1为纳米粒子介电常数, ε2为介质介电常数。
运用该公式可以算出带隙随纳米粒子粒径减小引起的变化, 估算蓝移范围。
2) 通过掺杂引起带隙展宽, 从而引起吸收峰蓝移。
其效应可由值来表示:)e (2e 8(32322*ve 22g h V N E M BM））（ππ=∆ 其中△gBM 为掺杂引起的带隙变化 ( 蓝移) ,*v **111M M M c VC +=为考虑掺杂因素得到的电子和空穴的折合质量, N 为掺杂分子数。
3) Kubo 理论, 它比较好的解决了低温下纳米粒子吸收光谱的蓝移问题。
Kubo 理论认为, 当粒子尺寸进入纳米量级时, 由于量子尺寸效应, 在kBT<<δ情况下, 纳米粒子费米面附近的电子能级不再遵从 Fermi 分布, 而是遵从 Poisson 分布, 亦即）（）δδδ∆∆=∆--exp()()!n (1n n P 式中 kB 为 Boltzman 常数; δ为能级间隙; △为二能态间隔; n 为△间的能级数目。
关于电子能级间隙和粒径的 Kubo 公式可以表示为: 134-∝=V NE F δ 式中 N 是单个纳米粒子所拥有的导电电子数, V 是纳米粒子体积, EF 是费米能量。
由此可以看出 δ∝d-3,即能级间隙 δ随粒径 d 减小而增大。
另外, 对纳米粒子由于量子尺寸效应引起光吸收带蓝移问题, 文献利用有效质量近似法( EMA) 建有限深势阱模型, 通过球贝塞尔函数和类氢函数构造了激子的尝试波函数, 给出了半导体纳米粒子光吸收系数与尺寸关系。
2.2 表面效应表面效应是一种量子效应, 当材料的线度在三个维度均达到纳米量级时, 随着纳米粒子粒径减小, 大部分原子位于纳米粒子的表面, 比表面随粒径减小而增大, 从而引起表面效应。
据报道, 当粒径为 10nm 时表面原子数为其总数的 20% ; 而粒径减小为 1nm 时表面原子的百分数增大到 99% ; 由于纳米粒子比表面积大, 使表面相原子数增多, 因此表面原子周围缺少相邻的原子, 有许多悬空键导致了表面原子的配位不足, 不饱和键和悬空键增多,使这些表面原子具有高的活性, 极不稳定, 很容易与其它原子结合, 因此产生的离域电子在表面和体相之间重新分配, 使键强度增加, 化学键力常数增大, 从而导致吸收峰蓝移; 从另一方面来讲, 表面原子与体相原子比较, 表面原子间距离较大, 相应的表面原子的化学键力常数就比较小, 从而导致表面声子频率降低, 这样也可能导致吸收峰红移; 同时,由于高的表面能和高的活性, 表面吸附电子或空穴可能强烈影响体内电子、空穴和激子的运动状态,从而影响吸收特性。
吴晓春等人制备了表面包覆有阴离子表面活性剂的 SnO2纳米微粒, 测定了裸露的和表面包覆有阴离子表面活性剂的 SnO2纳米微粒红外吸收光谱, 结果表明: 表面包覆有阴粒子表面活性剂的 SnO2纳米微粒, 表现为光吸收边红移,裸露的 SnO2表现为光吸收蓝移。
我们知道, 块体金属材料通过光反射呈现出各种特征颜色, 但对于金属纳米粒子由于表面效应和小尺寸效应使其光反射系数显著下降, 通常低于 1% , 因而纳米金属颗粒一般呈黑色, 粒径越小, 颜色越深, 即纳米粒子光吸收能力越强, 呈现出宽频带强吸收。
另外, 随粒径减小, 颗粒内部内力增加, 导致能带结构发生变化, 电子波函数重叠加大, 使带隙能级间距变窄, 从而引起光吸收带红移。
2.3 量子限域效应当纳米粒子尺寸与电子的 de Broglie 波长、干波长或激子 Bohr 半径可比拟时, 电子局限在纳米空间, 电子输送受到限制, 电子平均自由程很短,电子的局限性和相干性增强, 将引起量子限域效应。
在零维纳米粒子构成的材料中,可以认为纳米粒子是嵌埋在基质中的, 载流子在势阱中运动时,在垂直表面( 界面) 方向受到限制, 且在空间三个维度上都是“纳观”的, 具有三维量子限域效应。
当纳米粒子粒径与 Wannier 激子 Bohr 半径 aB 相当或更小时, 处于强限域区, 电子平均自由程局限在纳米空间, 介质势阱壁对电子和空穴的限域作用远大于电子和空穴的库仑作用, 电子和空穴关联较弱,量子限域效应属于支配地位, 进而引起电子和空穴波函数的重叠, 易形成激子, 产生激子吸收带; 随着粒径的减小激子带的吸收系数增加, 激子最低能量向高能方向移动, 即蓝移。
吕树臣等利用化学方法,在常温下成功的制备了 ZnO 胶体, 颗粒尺寸在5nm 以下, 其量子限域效应十分明显, 通过跟踪测试样品的吸收光谱, 可以清楚看到随着反应时间的延长粒径增大, 纳米 ZnO 胶体吸收峰明显向长波方向移动即红移, 粒径减小则蓝移。
同时, 根据公式可以估算吸收带边与粒径之间的依赖关系, 结果表明ZnO 胶体粒径在 5nm 以下时其量子限域效应十分明显。
2.4 晶场效应随着颗粒粒度下降, 纳米氧化物材料中界面组元体积分数上升, 界面所引起对晶粒组元的负压强使得晶粒结构发生变化, 引起晶格畸变, 从而引起红外吸收光谱变化, 这种效应被称为晶场效应。
如果产生的畸变是晶格膨胀, 晶格常数变大则使得平均键长增大, 化学键力常数变小, 键与键振动频率下降, 从而引起红外吸收峰红移; 如果产生其它晶格畸变, 晶格常数变小, 键长缩短, 导致化学键力常数增大, 则引起吸收峰蓝移。