三维纳米材料制备技术综述
纳米材料制备技术
纳米材料制备技术许路（上海交通大学 材料科学与工程学院 F9905103班）摘 要：纳米材料作为材料科学中的重要一元，近年来受到科学界的广泛重视。
本文将从纳米材料的概况，制备工艺，及其部分应用等方面作出综合评价关键词：纳米材料，制备方法§1 概述§1.1 纳米的基本概念及内涵纳米是一种长度单位,一纳米相当于十亿分之一米,大约相当于几十个原子的长度。
纳米科学技术（Nano-ST）是20世纪80年代末刚刚诞生并正在崛起的新科技，它的基本涵义是在纳米尺寸（10-9—10-7m）范围内认识及改造自然，通过直接操作及安排原子、分子来创造新的物质。
早在1959年美国著名物理学家，诺贝尔奖金获得者费曼就设想：“如果有朝一日，人们能把百科全书存储在一个针尖大小的空间内，并能移动原子，那将给科学带来什么？”这正是对于纳米科技的预言，也就是人们常说的小尺寸大世界。
纳米科技是研究由尺寸在0.1至100nm之间的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。
纳米科技主要包括：(1).纳米体系物理学(2).纳米化学(3).纳米材料学；(4).纳米生物学；(5).纳米电子学；(6).纳米加工学；(7).纳米力学；这七个部分相对独立。
隧道显微镜在纳米科技之中占有重要地位，它贯穿到七个领域中，以扫描隧道显微镜为分析和加工的手段占有一半以上。
扫描隧道显微镜(STM)工作原理简图[14]§1.2 纳米材料概述及其分类：纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围，或由他们作为基本单元构成的材料。
如果按维数，纳米材料的基本单元可分为三类：1．零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇等。
2．一维，指在空间中有两维处于纳米尺度，如纳米四、纳米管、纳米棒等。
3．二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等。
因为这些单元往往具有量子性质，所以对零维、一维、二维的基本单元又分别有量子点，量子线，量子阱之称。
纳米晶体种类及其制备技术进展
纳米晶体种类及其制备技术进展摘要本文主要介绍了纳米晶体种类及其制备技术进展情况。
从总体和实例两部分，结合最近一段时间内国内外的研究进展，阐明了金属纳米晶体、金属氧化物纳米晶体、药物纳米晶体和一些其他纳米晶体的特征属性及制备方法，并对它们的性能做了简单的介绍。
纳米晶体有许多独特优异的性能，这些性能在实际应用方面存在巨大的潜力。
因此，本文对相关的纳米晶体的应用也进行了介绍。
随着纳米晶体制备技术的发展，纳米晶体的应用会更加广泛。
同时，本文也注意到，人们对纳米晶体材料的认识还处于实验驱动认识的阶段，还有很多领域有待开拓。
随着人们对纳米晶体认识的不断深入，纳米晶体材料的研究将向着多元化的方向发展。
第一章引言纳米材料是指组分尺寸至少在某一个维度上介于1～100nm之间的材料，是纳米科学的一个重要的发展方向。
纳米材料就其结构上可以分为纳米晶体、纳米颗粒、纳米粉末、纳米管等。
由于纳米材料的纳米尺寸效应，使得纳米材料出现了许多不同于常规条件下的材料性能，例如光学性、电导性、抗腐蚀性等，因此人们对纳米材料在未来材料领域的应用与发展寄予了很大期望。
但由于纳米材料在结构上存在表面效应和小尺寸效应，使其能量高于平衡态，表面上原子数增多，具有较高的表面能，使得这些表面原子具有较高的活性，非常不稳定。
满足一定激活条件时，就会释放出过剩自由能，粒子长大，从而也将失去纳米材料所具有的特性，使块状纳米材料的制备产生困难。
而纳米晶体由于晶界数量增加，使材料的强度、密度、韧性等性能大为改善[1]。
纳米晶体材料是指由极细晶粒组成，特征维度尺寸在纳米量级的固态材料。
由于极细的晶粒，以及大量处于晶界和晶粒内缺陷的中心原子具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，纳米晶体材料与同组成的微米晶体材料相比，在催化、光学、磁性、力学等方面具有许多奇异的性能，因而成为材料科学和凝聚态物理领域中的研究热点。
本文将分类介绍有关纳米晶体在制备、性能、应用等方面的研究进展。
纳米材料的制备方综述
把自己的题目写在此地兰州交通大学2013年7月15日纳米材料的制备方法一、前言纳米材料和纳米科技被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。
早在二十世纪60年代，英国化学家Thomas就使用“胶体”来描述悬浮液中直径为1nm-100nm的颗粒物。
纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。
当粒子尺寸小至纳米级时，其本身将具有表面与界面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，这些效应使得纳米材料具有很多奇特的性能。
自1991年Iijima首次制备了碳纳米管以来，一维纳米材料由于具有许多独特的性质和广阔的应用前景而引起了人们的广泛关注。
纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而受到人们越来越多的重视。
应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。
使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。
纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。
因此在储热材料、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。
由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。
利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。
纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似线性的关系，所以也可以用作新型的磁传感材料。
高分子复合纳米材料对可见光具有良好的透射率，对可见光的吸收系数比传统粗晶材料低得多，而且对红外波段的吸收系数至少比传统粗晶材料低3个数量级，磁性比FeBO3和FeF3透明体至少高1个数量级，从而在光磁系统、光磁材料中有着广泛的应用。
纳米材料的制备
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第三章 纳米材料的制备方法 与模拟
一、导言
纳米材料如此神奇，怎样才能获得纳米材料呢?
纳米材料：指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围 （1～100 nm）或由它们作为基本单元构成的材料。制备技 术是纳米科技的关键，影响纳米材料的微观结构和宏观性 能。通过不同的制备技术可以得到纳米颗粒材料、纳米膜 材料、纳米固体材料等等。
特点:加热方式简单,工作温度受坩埚材料的限制,还可能与坩埚 反应。所以一般用来制备Al、Cu、Au等低熔点金属的纳米粒 子。
（2） 高频感应法
以高频感应线圈为热源,使坩埚 内的导电物质在涡流作用下加 热，在低压惰性气体中蒸发,蒸 发后的原子与惰性气体原子碰 撞冷却凝聚成纳米颗粒。 特点：采用坩埚，一般也只是 制备象低熔点金属的低熔点物 质。
非晶晶化法
1. 气相法制备纳米颗粒
物理气相沉积：用物理方法 (如蒸发、溅射等)，使材料 汽化并沉积形成纳米材料的 方法 1 蒸发-冷凝法
此种制备方法是在低压的Ar、 He等惰性气体中加热金属，使 其蒸发汽化, 然后在气体介质中 冷凝后形成5-100 nm的纳米微 粒。通过在纯净的惰性气体中 的蒸发和冷凝过程获得较干净 的纳米粉体。 右图为该方法的典型装置。
用溅射法制备纳米微粒有以下优点: (1) 可制备多种纳米金属，包括高熔
点和低熔点金属。常规的热蒸发 法只能适用于低熔点金属； (2) 能制备多组元的化合物纳米微粒， 如 A152Ti48 、 Cu91Mn9 及 ZrO2 等 ； (3) 通过加大被溅射的阴极表面可提 高纳米微粒的获得量。
4．流动液面真空蒸镀法
此方法的特点有以下几点：
① 可制备Ag、Au．Pd、Cu、Fe、 Ni、Co、AI、In等纳米颗粒， 平均粒径约3nm，而用惰性气体 蒸发法很难获得这样小的微粒；
三维纳米材料概述
三维纳米材料概述三维纳米材料是一类由纳米尺度的基本单元组成的材料，具有三维空间结构的特点。
纳米尺度是指材料的尺寸在纳米级别（一般为1-100纳米）上，这样的材料具有许多独特的性质和应用潜力。
三维纳米材料在多个领域，如能源、电子、光学、催化等方面具有广泛的应用前景。
三维纳米材料的制备方法多种多样，常见的方法有湿化学方法、气相沉积法、物理蒸发沉积等。
其中，湿化学方法是最常用的制备方法之一、这种方法可以利用溶胶-凝胶法、水热法、气溶胶法等将纳米材料生长到三维结构中。
例如，通过溶胶-凝胶法可以制备出具有高度有序孔道结构的三维纳米材料。
而利用水热法，则可实现在水相条件下合成具有复杂形貌的三维纳米材料。
三维纳米材料具有一系列独特的性质。
首先，三维纳米材料具有大比表面积，这是因为纳米粒子的尺寸小，而且在三维结构中纳米颗粒之间经常存在间隔和空隙，因此相同质量的三维纳米材料比二维或三维纳米颗粒具有更高的表面积。
这使得三维纳米材料在吸附、催化等过程中拥有更好的活性。
其次，三维纳米材料具有优良的导电性和导热性，这是由于纳米材料在三维结构中的负载和界面相互作用。
这使得三维纳米材料在电子器件和热管理中具有广泛的应用前景。
此外，三维纳米材料还具有优异的力学性能，如高强度、高韧性和低密度等，这使得其在结构材料中具有潜在的应用价值。
三维纳米材料在能源领域具有广泛的应用前景。
例如，利用三维纳米材料可以制备出具有高比表面积和多孔结构的电极材料，用于锂离子电池和超级电容器中，以提高储能密度和循环稳定性。
此外，三维纳米材料还可以用于制备高效的太阳能电池材料，利用其优异的光电特性来收集和转换太阳能。
在催化领域，三维纳米材料可用于制备高效的催化剂，用于清除有害气体、降解废水和增加化学反应速率等。
此外，三维纳米材料还可以应用于生物医学领域，用于药物传递、组织工程和生物传感等。
然而，三维纳米材料的制备仍面临一些挑战。
首先，制备纳米尺寸均一、结构有序的三维纳米材料仍然是一个难题。
纳米材料综述
从人类认识世界的精度来看，人类的文明发展进程可以划分为模糊时代江业革命之前)、毫米时代江业革命到20世纪初)、微米和纳米时代(20世纪40年代开始至今)>i n。
自20世纪80年代初，德国科学家Gleite}2]提出‘纳米晶体材料’，的概念，随后采用人工制备首次获得纳米晶体，并对其各种物性进行系统的研究以来，纳米材料已引起世界各国科技界及产业界的广泛关注。
纳米材料是指特征尺寸在纳米数量级通常指1一100 rm)的极细颗粒组成的固体材料。
从广义上讲，纳米材料是指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米量级的材料。
通常分为零维材料哟米微粒久一维材料值径为纳米量级的纤维久二维材料(}度为纳米量级的薄膜与多层膜久以及基于上述低维材料所构成的固体。
从狭义上讲，则主要包括纳米微粒及由它构成的纳米固体客观世界的新层次，是交叉学科跨世纪的战略科技领域。
1国内外研究现状50年代末，美国著名物理学家Richard.P Feyn-man曾经设想“如果有一天能按人的意志安排一个个原子和分子，将会产生什么样的奇迹?”他提出逐级地缩小生产装置，以致最后直接由人类按需排布原子以制造产品。
这在当时只是一个美好的梦想。
然而，随着时间的推移和科学技术的日益发展，这个梦想正在逐渐地变成现实。
进入60年代后，人们就开始对分立的纳米粒子进行了真正有效的研究;70年代末，德雷克斯勒成立了NST (NanoscaleScience & Technology)研究组;1984年德国科学家G 1e ite r首先制成了金属纳米材料，同年在柏林召开了第二届国际纳米粒子和等离子簇会议，使纳米材料成为世界性的热点之一;1990年在美国巴尔的摩生;1994年在德国斯图加特举行的第二届NST会议，表明纳米材料已成为材料科学和凝聚态物理等领域的焦点。
近年来，世界各国先后对纳米材料给予了极大的关注，对纳米材料的结构与性能、制备技术以及应用前景进行了广泛而深入的研究，并纷纷将其列人近期高科技开发项目。
三维纳米材料制备技术综述
三维纳米材料制备技术综述随着纳米科技的高速发展，越来越多的纳米材料被广泛应用于各个领域。
而在纳米科技研究中，三维纳米材料制备技术是一个焦点和研究热点。
三维纳米材料具有高比表面积、优异的物理和化学性能，因此在能源、催化、传感器等领域有广泛的应用前景。
本文将综述目前主要的三维纳米材料制备技术。
首先，自下而上的构筑是一种重要的制备三维纳米材料的方法。
该方法主要通过分子自组装、溶胶凝胶法和水热合成等方法来实现。
其中，分子自组装方法是将有机分子通过相互作用力自动组装成三维结构，形成纳米尺度的材料。
溶胶凝胶法是将固体溶胶通过溶胶液体在溶胶凝胶转变过程中形成结构独特的凝胶。
水热合成是利用水热条件下形成热力学稳定的材料。
这些方法制备的三维纳米材料具有结构稳定、形貌可控和高比表面积等显著特点。
其次，模板法也是一种常用的制备三维纳米材料的方法。
模板法主要包括模板刻蚀法和模板填充法两种。
模板刻蚀法是利用已有的模板，在模板表面沉积材料后进行刻蚀，形成三维纳米结构。
常见的模板包括纳米颗粒、聚合物模板和胶体晶体等。
模板填充法是将材料填充到模板的孔隙中，并通过去除模板来得到三维纳米材料。
这种方法制备的三维纳米材料具有孔隙结构和高比表面积，可用于催化剂和电化学电极等领域。
再次，电化学沉积也是一种常见的制备三维纳米材料的方法。
该方法主要利用外加电压或电流在电解质溶液中将金属离子还原成固体金属，使其沉积在电极上，形成纳米材料。
通过控制电化学条件，可以得到不同形貌和结构的三维纳米材料。
这种方法制备的纳米材料具有良好的结晶性和导电性，在电极材料和传感器等领域有广泛应用。
最后，还有一些其他的制备方法，如气相沉积、热处理和光刻技术等。
气相沉积是通过在气相中沉积材料，形成纳米尺度的材料。
热处理是通过控制温度和热处理时间来改变材料的结构和形貌。
光刻技术是利用光敏剂对光的化学反应，制备出具有微米和纳米结构的材料。
综上所述，制备三维纳米材料的技术有很多种，每种方法都有其特点和适用范围。
纳米材料制备技术
纳米材料制备技术纳米材料制备技术是现代科技领域的重要研究方向之一，具有广泛的应用前景。
本文将介绍几种常见的纳米材料制备技术及其原理和应用。
一、溶剂热法制备纳米材料溶剂热法是一种通过在高温高压的条件下，将金属盐或金属有机化合物溶解在有机溶剂中，并在适当温度、压力下反应生成纳米材料的方法。
这种方法能够在较短的时间内制备出高质量的纳米材料。
二、热蒸发法制备纳米材料热蒸发法是一种通过在真空条件下，使固体材料升华，然后在基底表面形成薄膜的方法。
通过控制升华时间和温度，可以获得不同尺寸和形态的纳米材料。
三、溶胶-凝胶法制备纳米材料溶胶-凝胶法是一种通过溶胶形成固体凝胶，然后通过干燥和烧结等工艺制备纳米材料的方法。
这种方法具有制备工艺简单、成本低、可控性强等优点，广泛应用于金属氧化物、陶瓷等纳米材料的制备。
四、等离子体法制备纳米材料等离子体法是一种通过等离子体的特殊性质制备纳米材料的方法。
通过利用等离子体中的电极电解质反应过程，可以制备出尺寸较小的纳米材料，因此具有制备效率高、尺寸可控等优点。
五、凝胶法制备纳米材料凝胶法是一种通过在溶胶中添加交联剂，使溶胶形成胶体凝胶，并通过干燥和热处理等工艺制备纳米材料的方法。
这种方法制备的纳米材料具有较高的纯度和强度，适用于制备复杂形状和多孔结构的纳米材料。
纳米材料制备技术在材料科学、能源、医药等领域有着广泛的应用。
例如，在材料科学领域，利用纳米材料制备技术可以制备出高性能的电子器件、高效的催化剂等；在能源领域，通过纳米材料制备技术可以制备出高能量密度的电池材料、高效的光电转化材料等；在医药领域，纳米材料制备技术可以用于制备药物载体、荧光探针等。
总结而言，纳米材料制备技术是一门综合性强、应用前景广阔的研究领域。
通过不同的制备方法，可以制备出具有不同尺寸、形态和性质的纳米材料，为解决各个领域的技术挑战提供了重要的支持。
随着科学技术的不断进步，纳米材料制备技术也将不断创新，为各个领域的发展带来更多的机遇和挑战。
纳米材料制备方法综述
纳米材料制备方法综述
纳米材料由于其特殊性质，近年来受到人们极大的关注。
随着纳米科技的发展，纳米材料的制备方法已日趋成熟。
纳米材料的制备方法按物态一般可归纳为气相法、液相法、固相法。
一、气相法
气相法是将高温的蒸汽在冷阱中冷凝或在衬底上沉积和生长低维纳米材料的方法。
气相法主要包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD），在某些情况下使用其他热源获得气源，如电阻加热法，高频感应电流加热法，混合等离子加热法，通电加热蒸发法。
二、液相法
液相法是以均匀的溶液相为出发点，通过各种途径是溶液和溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒或所需材料的前驱体，再通过干燥或热分解后得到纳米颗粒，该法主要用于氧化物纳米材料的制备。
常用的液相法包括沉淀法，水热法，微乳液法，喷雾法和溶胶-凝胶法。
三、固相法
固相法合成与制备纳米材料是固体材料在不发生熔化、气化的情况下使原始晶体细化或反应生成纳米晶体的过程。
目前，发展出的固相法主要有高能球磨法、固相反应法、大塑性变形法、非晶晶化法及表面纳米化等方法。
纳米材料制备技术教程
纳米材料制备技术教程纳米材料是指在尺寸范围内，至少在一维、二维或三维方向上具有结构性质的材料。
由于其特殊的尺寸效应和表面效应，纳米材料具有广泛的应用前景，如电子器件、催化剂、生物传感器等。
在纳米材料的制备过程中，制备技术是至关重要的。
本文将详细介绍几种常见的纳米材料制备技术。
一、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的纳米材料制备方法。
首先，在溶液中加入适量的金属或有机化合物，并通过化学反应生成溶胶。
然后，在适当的条件下使溶胶发生明胶化反应，生成凝胶。
最后，通过热处理或其他方法去除溶胶中的溶剂，得到所需的纳米材料。
二、熔体反应法熔体反应法是一种通过在高温下熔融金属或金属化合物，并通过化学反应制备纳米材料的方法。
在高温下，金属或金属化合物的融化度增加，原子或离子之间的扩散速度增加，反应速率加快。
通过调控温度和反应时间，可以控制纳米材料的尺寸和形态。
三、气相法气相法是一种使用气相中的化合物或原子来制备纳米材料的方法。
常见的气相法有化学气相沉积和物理气相沉积。
在化学气相沉积中，将气体混合物传送到加热反应管内，通过化学反应生成纳米材料。
在物理气相沉积中，通过蒸发、溅射、激光等方法将纳米材料的前体物质转化为气体或离子，然后沉积在基底上，形成纳米材料。
四、减少维数法减少维数法是一种通过将纳米颗粒的维数从三维逐渐减少到一维甚至零维，制备纳米材料的方法。
常用的减少维数法有球磨法、溶剂热法和模板法等。
在球磨法中，将粉末材料置于球磨罐内，通过球与粉末的摩擦力和碰撞力来制备纳米材料。
在溶剂热法中，将溶剂中的金属离子通过化学反应还原成纳米颗粒。
在模板法中，使用模板材料来引导纳米颗粒的形成和组装。
五、生物法生物法是一种利用生物体或生物分子来制备纳米材料的方法。
例如，通过利用细菌、叶绿体等生物体的代谢活性，可以制备金属纳米颗粒。
通过合成蛋白质、DNA等生物分子的特殊结构，可以控制纳米材料的尺寸和形态。
综上所述，纳米材料的制备技术涉及多个方法和途径。
第五章 纳米材料的制备技术
§5-1 气相法制备纳米颗粒
一、蒸发-冷凝法 3. 溅射法
用溅射法制备纳米微粒有以下优点: (1) 可制备多种纳米金属，包括高熔 点和低熔点金属。常规的热蒸发 法只能适用于低熔点金属； (2) 能制备多组元的化合物纳米微粒， 如A152Ti48、Cu91Mn9及ZrO2等； (3) 通过加大被溅射的阴极表面可提 高纳米微粒的获得量。
纳米材料制备途径
｛
从小到大: 原子团簇纳米颗粒 从大到小: 固体微米颗粒纳米颗粒
第五章 纳米材料的制备技术
目前纳米材料制备常采用的方法: 气相法
蒸发-冷凝法
化学气相反应法 沉淀法 喷雾法 溶胶-凝胶法 机械粉碎(高能球磨)法 固态反应法 非晶晶化法Βιβλιοθήκη (按物态分类)液相法
固相法
各种方法有各自的特点和适用范围
第五章 纳米材料的制备技术
纳米材料如此神奇，怎样才能获得纳米材料呢? 纳米材料：指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围 （1～100 nm）或由它们作为基本单元构成的材料。 与常规材 料相比, 纳米材料表现出一些物理效应和奇特的物理特性。制 备技术是纳米科技的关键。影响纳米材料的微观结构和宏观性 能。通过不同的制备技术可以得到纳米颗粒材料、纳米膜材料、 纳米固体材料等等。
一、蒸发-冷凝法 3. 溅射法 此方法的原理如图, 用两块金属板分 别作为阳极和阴极，阴极为蒸发用的 材 料 ， 在 两 电 极 间 充 入 Ar 气 (40 ～ 250Pa)，两电极间施加的电压范围为 0.3～1.5kv。由于两极间的辉光放电 使Ar离子形成，在电场的作用下Ar离 子冲击阴极靶材表面，使靶材原子从 其表面蒸发出来形成超微粒子，并 在附着面上沉积下来。粒子的大小及尺寸分布主要取决于两 电极间的电压、电流和气体压力。靶材的表面积愈大，原子 的蒸发速度愈高，超微粒的获得量愈多。
纳米材料综述
纳米材料自动化11-12班刘湘澎04111497纳米材料著名科学家费曼于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲中，以“由下而上的方法”(bottom up) 出发，提出从单个分子甚至原子开始进行组装，以达到设计要求。
他说道，“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。
”并预言，“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话，将极大得扩充我们获得物性的范围。
”[1]1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。
1982年，科学家发明研究纳米的重要工具－－扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。
1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。
[2]2 纳米知识介绍2.1纳米纳米（Nanometer），是一种长度单位，即1米的十亿分之一，单位符号为 nm。
2.2纳米技术纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技术。
其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出具有特定功能的产品。
纳米技术的发展大致可以划分为3个阶段：第一阶段(1990年即在召开“Nano 1”以前)主要是在实验室探索各种纳米粉体的制备手段，合成纳米块体(包括薄膜)，研究评估表征的方法，探索纳米材料的特殊性能。
研究对象一般局限于纳米晶或纳米相材料。
第二阶段 (1990年～1994年)人们关注的热点是设计纳米复合材料：•纳米微粒与纳米微粒复合(0-0复合)，•纳米微粒与常规块体复合(0-3复合)，•纳米复合薄膜(0-2复合)。
第三阶段(从1994年至今)纳米组装体系研究。
它的基本内涵是以纳米颗粒以及纳米丝、管等为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系的研究。
纳米材料研究综述
纳米材料研究综述纳米材料是一种具有尺寸在纳米尺度范围内的材料，具有独特的物理、化学以及材料性质。
纳米材料研究是当代材料科学研究中的热点领域之一、本文将从纳米材料的定义、制备方法以及应用领域等方面进行综述。
纳米材料的定义是材料的至少一个尺寸小于100纳米。
纳米尺度效应的出现使得纳米材料具有与传统材料不同的特殊性质。
例如，纳米材料的比表面积大幅度增加，使得其具有更强的化学活性。
此外，量子尺寸效应的出现使得纳米颗粒具有特殊的电子以及光学性质。
纳米材料的制备方法多种多样，包括物理、化学和生物制备方法。
物理制备方法主要通过物理手段调控材料尺寸，如烧结、溅射、气相沉积等。
化学制备方法则是利用化学反应控制纳米材料的合成，如溶胶凝胶法、水热合成法和化学气相沉积法等。
生物制备方法则是利用生物体内的生物功能来制备纳米材料，例如利用微生物、草莓等生物体合成金属纳米颗粒。
纳米材料在许多领域具有广泛应用。
在材料领域，纳米材料的使用可以显著改善材料的性能，如提高材料的强度、硬度、导电性和光学性能。
在能源领域，纳米材料的应用可以提高能源传递效率，如利用纳米材料制备高效的太阳能电池和储能材料。
在医学领域，纳米材料可以用于药物的传递和缓释，实现精准治疗。
此外，纳米材料还广泛应用于传感器、催化剂以及环境保护等领域。
然而，纳米材料的应用也存在一定的挑战和问题。
首先，纳米材料的制备方法需要更高的技术要求和设备，成本较高。
其次，纳米材料的毒性和环境影响等问题也需要引起重视。
此外，纳米材料的稳定性和长期储存等问题也需要进一步研究。
总的来说，纳米材料研究是一个具有广泛前景和挑战的领域。
对纳米材料的研究不仅可以深入了解物质的基本属性，还可以为新材料的设计与合成提供理论指导。
随着纳米材料研究的不断深入，其在各个领域的应用也将进一步扩展和发展。
纳米材料综述 论文
纳米材料综述1 引言纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料，它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100一102nm。
它包括体积分数近似相等的两个部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子;二是粒子间的界面。
前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。
1984年德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国阿贡试验室的Siegel相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。
Gleiter在高真空的条件下将粒径为6nm的Fe粒子原位加压成形，烧结得到纳米微晶块体，从而使纳米材料进入了一个新的阶段。
1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。
从材料的结构单元层次来说，它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。
在纳米材料中，界面原子占极大比例，而且原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构.在纳米材料中，纳米晶粒和由此而产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。
纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，高浓度晶界及晶界原子的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变。
纳米相材料和其他固体材料都是由同样的原子组成，只不过这些原子排列成了纳米级的原子团，成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。
其常规纳米材料中的基本颗粒直径不到l00nm，包含的原子不到几万个。
一个直径为3nm的原子团包含大约900个原子，几乎是英文里一个句点的百万分之一，这个比例相当于一条300多米长的帆船跟整个地球的比例。
2 纳米材料特性一般在宏观领域中，某种物质固体的理化特性与该固体的尺度大小无关。
当物质颗粒小于100 nm时，物质本身的许多固有特性均发生质的变化。
这种现象称为“纳米效应”。
纳米材料具有三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
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三维纳米材料制备技术综述摘要：纳米材料的制备方法甚多。
目前，制备纳米材料中最基本的原则有二：一是将大块固体分裂成纳米微粒；二是由单个基本微粒聚集，并控制聚集微粒的生长，使其维持在纳米尺寸。
本文主要介绍纳米材料分类和性能，同时介绍了一些三维纳米材料的制备方法，如水热法、溶剂热法和微乳液法。
关键词：纳米材料；纳米器件；纳米阵列；水热法；溶剂热法；微乳液法1.引言随着信息科学技术的飞速发展，人们对物质世界认识随之也从宏观转移到了微观，也就是说从宏观的块体材料转移到了微观的纳米材料。
所谓纳米材料，是材料尺寸在三维空间中，至少有一个维度处于纳米尺度范围的材料。
如果按照维度的数量来划分，纳米材料的的种类基本可以分为四类：（1）零维，指在空间中三维都处在纳米尺度，如量子点，尺度在纳米级的颗粒等；（2）—维，指在空间中两个维度处于纳米尺度，还有一个处于宏观尺度的结构，例如纳米棒、纳米线、纳米管等；（3）二维，是指在空间中只有一个维度处于纳米尺度，其它两个维度具有宏观尺度的材料，典型的二维纳米材料具有层状结构，如多层膜结构、一维超晶格结构等；（4）三维，即在空间中三维都属于宏观尺度的纳米材料，如纳米花、纳米球等各种形貌[1]。
当物质进入纳米级别，其在催化、光、电和热力学等方面都出现特异性，这种现象被称为“纳米效应”。
纳米材料具有普通材料所不具备的3大效应：（1）小尺寸效应——其光吸收、电磁、化学活性、催化等性质发生很大变化；（2）表面效应——在催化、吸附等方面具有常规材料无法比拟的优越性；（3）宏观量子隧道效应，例如纳米微粒表现出令人难以置信的奇特的宏观物理特性，如高强度和高韧性，高热膨胀系数、高比热容和低熔点，异常的导电率和磁化率，极强的吸波性,高扩散性，以及高的物理、化学和生物活性等[2]。
纳米科学发展前期，人们更多关注于一维纳米材料，并研究其基本性能。
随着纳米科学快速发展，当今研究热点开始转向以微纳结构和纳米结构器件为方向的对纳米阵列组装体系的研究。
以特定尺寸和形貌的一维纳米材料为基本单元，采用物理和化学的方法在两维或三维空间内构筑纳米体系，可得到包括纳米阵列，多级结构等在内的多种新颖纳米结构。
这些新颖结构将作为桥梁，通过进一步构建具有功能性的纳米器件，为纳米材料的大规模广泛应用提供支撑。
相比较于一般的纳米材料，高度取向的纳米阵列结构的量子效应突出，具备比无序的纳米材料更加优异的性能。
具有有序结构的纳米阵列的特点，展现出新颖的整体协同效应，这将进一步优化和提高构建的纳米器件性能[3]。
2.三维纳米材料的制备技术纳米材料的制备方法甚多。
目前，制备纳米材料中最基本的原则有二：一是将大块固体分裂成纳米微粒；二是由单个基本微粒聚集，并控制聚集微粒的生长，使其维持在纳米尺寸。
按照纳米微粒的制备原理，纳米材料的制备方法总体上可以分为物理方法和化学方法[2]。
本文主要讲述一些三维纳米材料的制备方法。
2.1.水热法水热法（Hydrothermal）是指在特制的密闭反应器（高压釜）中（高压釜，如图2-1所示）[4]，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热，在反应体系中产生一个高温高压的环境而进行无机合成与材料制备的一种有效方法[5]。
图2-1 具有特氟隆（Teflon）内衬的不锈钢高压釜示意图[6]在水热法中，水由于处于高温高压状态，可在反应中起到两个作用：压力的传媒剂；在高压下，绝大多数反应物均能完全（或部分）溶解于水，可使反应在接近均相中进行，从而加快反应的进行。
按研究对象和目的的不同，水热法可分为水热晶体生长、水热合成、水热处理和水热烧结等。
水热法引起人们广泛关注的主要原因是：（l）水热法采用中温液相控制,能耗相对较低，适用性广，既可用于超微粒子的制备，也可得到尺寸较大的单晶，还可以制备无机陶瓷薄膜。
（2）原料相对廉价易得，反应在液相快速对流中进行，产率高!纯度高、结晶良好，并且形状、大小可控。
（3）在水热法过程中，可通过调节反应温度、压力、处理时间、溶液成分、pH值、前驱物和矿化剂的种类等因素，来达到有效地控制反应和晶体生长特性的目的。
（4）反应在密闭的容器中进行，可控制反应气氛而形成合适的氧化还原反应条件，获得某些特殊的物相，尤其有利于有毒体系中的合成反应，这样可以尽可能地减少环境污染。
水热法作为无机材料合成和晶体生长的重要方法之一，在科学研究和工晶体生长中己被广泛应用。
而应用这种方法己合成了许多现代无机材料，包括微孔材料、快离子导体、化学传感材料、复合氧化物陶瓷材料、磁性材料、非线性光学材料、复合氟化物材料和金刚石等[7]。
由于水热过程中制备出纳米微粒通常具有物相均匀、纯度高、晶形好、单分散、形状以及尺寸大小可控等特点，水热技术已广泛应用于纳米材料的制备。
如华东师范大学的钒类氧化物纳米材料的制备及电化学和场发射性能研究中[1]，首先采用简单的一步水热法成功地制备出了一维的五氧化二筑纳米线，在使用了表面活化剂PVP的辅助下，通过调节PVP在前驱体溶液中浓度，得到了两种不同形貌的三维五氧化二轨纳米结构,即纳米杨梅和纳米花，如图2-2和图2-3。
图2-2 （a）V2O5纳米杨梅结构的低倍SEM图，（b）V2O5纳米杨梅结构的中倍SEM图图2-3 （a）V2O5纳米花结构的低倍SEM图，（b）V2O5纳米花结构的中倍SEM图2.2 溶剂热法虽然水热法有上述的很多优点，但也有其局限性，最明显的一个缺点就是，该法往往只适用于对氧化物材料或少数对水不很敏感的硫化物的制备和处理，而对其它一些易水解的化合物就不适用。
这些问题的出现促成了溶剂热技术的产生和发展。
在溶剂热合成过程中，溶剂除了作为压力传递介质外，还具有其它方法无法替代的特点：首先，溶剂热合成可以有效地杜绝前驱物、产物的水解和氧化，有利于合成反应的顺利进行；其次，溶剂热体系是实现材料形状控制的重要手段，溶剂热体系的低温、高压、溶液条件，有利于生成具有晶型完美、规则取向的晶体材料，且合成的产物纯度高，通过选择和控制反应温度和溶剂可制得不同粒径的纳米材料，尤其是当在溶剂热体系中辅佐以高分子、表面活性剂等手段，对材料的形状具有有效的控制作用。
如以正丁胺为代表的单基配体溶剂体系、多组分的复合溶剂体系，合成出纳米带ZnS[8]。
图2-4 ZnS纳米带，左侧是低倍数TEM象；右侧是高倍数TEM象2.3 微乳液法微乳液最初是1943年由Hoar和Schulman[9]提出的，目前公认的最好的定义是由Danielsson和Lindman[10]提出的，即“微乳液是一个由水、油和两亲性物质（分子）组成的、光学上各向同性、热力学上稳定的溶液体系”。
表面活性剂分子在溶液中除可以形成表面活性剂的溶液、乳液外，还可以聚集形成胶团（反胶团）、微乳液（反相微乳液）、液晶及囊泡等多种有序微结构，这些有序的微结构大都在纳米尺度范围内，可以为化学反应提供特殊的微环境，既可以做为微反应器，也可以起模板作用（图2-5）[11]。
图2-5 表面活性剂在溶液中的几种有序聚集状态：（a）具有锥形结构的表面活性剂分子；（b）球形胶束；（c）具有香槟塞形状的表面活性剂分子；（d）反胶束；（e）形成相互连接的水通道；（f）形成层状膜；（g）形成囊泡。
利用这些微反应器进行化学反应，用于纳米材料的制备，使成核生长过程局限在一个微小的范围内，粒子的大小、形态、结构等都受到微反应器的组成与结构的影响，为实现纳米粒子的人为调控提供了有利的手段。
近年来，人们把表面活性剂的有序体系发展成为一类新颖的纳米材料制备方法。
如Mann从从阴离子表面活性AOT（Sodium bis（2-ethylhexl）sulfosuccinate）的油包水型（W/O）微乳液中合成出了由棱柱形BaSO4纳米颗粒基元组成的高度有序的链状结构[12]。
棱柱形的纳米晶具有曲率比较低的平的表面，这使得自组织所需要的憎水驱动力通过分子间的相互作用加强了，通过吸附在颗粒表面的相互交又的表面活性剂链之间的作用,在相邻的颗粒间形成了双分子层。
当[Ba2+]:[SO42-]摩尔比为1时，形成了由单个BaSO4纳米颗粒组成的线形的链（图2-6）。
图2-6 由棱柱形BasO4纳米颗粒基元组成的高度有序的链状结构的TEM图。
产物是在AOT 微乳液中[Ba2+]:[SO42-]=1，w=10。
标尺为50nm。
3. 结束语实际上在制备三维纳米材料时可以两种以上的方法一起使用，如在制备Au/Co(OH)2纳米阵列结构化催化剂时，可以先通过热水法合成出Co(OH)2纳米片阵列，再通过沉积沉淀法，以NaBH4为还原剂原位还原氯金酸制得。
同时，制备的方法也不仅仅只有上三种，如电化学沉积法、化学水浴沉积法等[13]。
因此制备三维纳米材料的方法是多种多样的，但不管是哪种制备的方法，其最终目的就是人们能够有效地控制纳米材料的形成。
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