陕西师范大学纳米材料考试
CTAB包被的不同形态纳米金的制备及其抗菌性能研究
CTAB包被的不同形态纳米金的制备及其抗菌性能研究马亚云;刘梅;李娇;李宣仪;杨宗琪【摘要】本文以CTAB为包被试剂合成了球形、棒状和三角形三种不同形态的纳米金颗粒,研究了它们对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)杀菌性能的差异.通过平板计数法和浊度法;确定了它们对两种菌的最小杀菌浓度(minimum bactericidal concentrations,MBC)和最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentrations,MIC).棒状纳米金、三角形纳米金、球形纳米金对大肠杆菌的MIC分别为0.65 μg/mL、3.71 μg/mL、21.21μg/mL,MBC分别为1.30 μg/mL、11.09 μg/mL、21.21 μg/mL;对金黄色葡萄球菌的MIC分别为0.26μg/mL、0.56 μg/mL、2.65 μg/mL,MBC分别为0.52 μg/mL、1.11 μg/mL、2.65 μg/mL.结果表明无论是对大肠杆菌还是金黄色葡萄球菌,棒状纳米金的杀菌效果均高于其它两种形态,并且三种不同形态的纳米金对金黄色葡萄球菌的杀菌效果均优于大肠杆菌.【期刊名称】《聊城大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(032)005【总页数】7页(P64-70)【关键词】纳米金;不同形态;金黄色葡萄球菌;大肠杆菌;抗菌性能【作者】马亚云;刘梅;李娇;李宣仪;杨宗琪【作者单位】陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安710119;陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安710119;陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安710119;陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安710119;陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安710119【正文语种】中文【中图分类】TS207.30 引言食品安全问题已成为当今世界极为关注的公共卫生热点问题，而食源性致病菌是引起食源性疾病的主要原因之一，抗生素的出现在控制这类疾病上发挥了很大作用.然而抗生素的滥用，使得细菌逐渐对传统抗生素产生了耐药性，抗生素耐药性病原体的出现严重危及了人类健康.因此，研究新型、安全、高效的抗菌材料迫在眉睫[1].近年来随着纳米技术的发展，纳米材料的抗菌性研究成为当前研究的一大热点.已报道过的抗菌纳米材料[2]包括纳米化的传统抗菌材料(如纳米化抗生素、纳米化抗菌肽等)、无机金属和金属氧化物纳米颗粒(如金、银、铜、氧化锌等)以及新型表面改性的纳米颗粒.纳米颗粒作为一种新型抗菌药物，被认为具有不同于常规药物的作用机理，与传统抗生素相比，很难诱导细菌产生耐药性，因此成为新型药物研发方向之一，引起了研究人员极大的兴趣[3，4].作为纳米颗粒中极具代表性的金纳米粒子(gold nanoparticles，AuNPs)其应用极其广泛.纳米金以其良好的稳定性、尺寸效应、表面效应、光学效应以及独特的生物亲和性，在催化[5]、生物医学[6]等领域具有广泛的应用.在生物医学领域，“AuNPs”已经成为了一种备受青睐的纳米材料，例如将其广泛应用于生物传感方向[7-9]，药物输送载体[10，11]，不同抗菌药物对纳米金表面进行修饰还可以将其作为一种新型的抗菌药物[3].但是，与得到广泛关注的银纳米粒子的抗菌性能研究相比，对纳米金自身抗菌性能的研究相对较少.2015年Z.Vivian Feng课题组[12]通过在纳米金表面包被不同试剂以获得带不同电荷的纳米金，从而进行抗菌效果的比较，发现负电荷的纳米金基本不具备杀菌效果，而正电荷的纳米金具备杀菌效果，且随着电荷密度的增加，杀菌效果不断增强.2017年，Jelle Penders课题组[13]分别研究了带负电的金纳米微球，金纳米花，金纳米星对金黄色葡萄球菌生长的滞后时间和指数增长率的影响，观察到一种明显的浓度和形状依赖效应.由于形状的变化引起了抗菌效果的显著差异，推测这是由于表面面积较高，表面突起较多，这可能会使金纳米花更容易附着在细菌上，然后使膜破裂，从而导致细胞死亡.十六烷基三甲基溴化铵(Hexadecyl trimethyl ammonium Bromide，CTAB)是合成表面带正电荷的纳米金最为常用的一种包被试剂，同时基于CTAB包被的方法已经被发现可以合成诸如棒、三角形、球形、立方体等众多形状的纳米金[14]，其中棒状、球形、三角形纳米金是稳定性较好、合成方法简单、并且应用较为广泛的典型三种形态的纳米金.基于此我们选择以CTAB为包被剂，表面带正电荷的球形、棒状和三角形三种不同形貌的金纳米颗粒的抗菌活性作为研究对象.本文以CTAB为包被试剂合成了球形、棒状和三角形三种不同形貌的表面带正电荷的纳米金颗粒，并以革兰氏阳性菌中的金黄色葡萄球菌及革兰氏阴性菌中的大肠杆菌为测试菌株，通过平板计数法和浊度法，确定纳米金颗粒对两种菌的最小杀菌浓度和最小抑菌浓度，研究了三种不同形态的正电荷纳米金对测试菌株的抗菌效果，并对其抗菌作用机理进行了探讨.1 实验部分1.1 试剂与仪器氯金酸(HAuCl4)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、硝酸银(AgNO3)、硼氢化钠(NaBH4)、抗坏血酸(AA)、柠檬酸三钠(C6H9Na3O9 )、异丙醇(C3H8O)、无水乙醇(C2H5OH)、氯化钠(NaCl)、碘化钾(KI)、磷酸盐缓冲溶液(PBS)、琼脂粉、脑心浸液培养基(BHI)、肉汤培养基(LB)以上试剂均为市售分析纯，实验用水为超纯水.供试菌株金黄色葡萄球菌(CICC 10384)、大肠杆菌(K12)均购于中国工业微生物菌种保藏管理中心.LDZX-30 KBS立式压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂；YT-CJ-2 D型超净工作台，北京亚泰科隆仪器技术有限公司；DH 4000 II电热恒温培养箱，天津市泰勒斯仪器有限公司；PB-10 Satorius Basic pH Meter，北京赛多利斯科学仪器有限公司；ZD-85 A双功能恒温气浴摇床，江苏省金坛市友联仪器研究所；HC-3018 R高速冷冻离心机，科大创新股份有限公司中海分公司；DF-101 S集热式恒温加热磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司；UV-1800型紫外-可见光谱仪，日本日立公司；JEM-2100型透射电子显微镜，日本 Jeol 公司；Cannon 500 D数码相机，佳能有限责任公司.1.2 纳米金的制备1.2.1 球形纳米金的制备.根据文献[15],在20 mL HAuCl4(2.5×10-4 M)溶液中加入0.0015 g柠檬酸三钠搅拌使柠檬酸三钠浓度为2.5×10-4 M，再加入0.6 mL 冰水配置的NaBH4溶液(0.1 M)，溶液立刻变为粉色，再继续搅拌2-5 h，作为种子液.在200 mL HAuCl4 (2.5×10-4 M)溶液中加入6 g CTAB使CTAB浓度为0.08 M，在45 ℃条件下加热直至溶液变为橘色，冷却至室温，作为生长液待用(注意：若形成结晶则慢慢地用温和的温度溶解).在9 mL生长液中加入0.05 mL现配的Vc(0.1 M)，在剧烈搅拌下加入1 mL种子液，继续搅拌10 min，使其变为深红色，然后在9 ml生长液中加入0.05 mL Vc(0.1 M)，在剧烈搅拌下加入1 mL 深红色溶液，继续搅拌10 min，使其变为棕红色，即可得到粒径为17±2.5 nm 的球形纳米金.后处理：在10000 r/min，30 ℃ 条件下离心15 min，除去上清液，补水至10mL，重复上述离心过程2次，最后将所得的沉积物用水稀释至原体积的一半，并在4 ℃条件下避光保存.1.2.2 棒状纳米金的制备.根据文献方法[16]，在5 mL CTAB(0.2 M)溶液中，加入5 mL HAuCl4(5.0 mM)溶液，搅拌，溶液由亮黄色变为橙色，继续搅拌并加入0.6 mL NaBH4(0.01 M)溶液(现用现配)，搅拌2 min，溶液变为黄棕色，最后将金纳米粒子溶液在30 ℃水浴锅中恒温加热2 h，作为种子液待用.在5 mLCTAB(0.2 M)溶液中，在搅拌的过程中加入0.1 mL AgNO3 (0.004 M)溶液，再加入5 ml HAuCl4(1 mM)溶液，继续加入70 mL AA(0.0788 M)溶液.待溶液变为无色后，加入12 μL晶种.继续搅拌15 min，溶液变为紫色.最后将金纳米粒子溶液在30 ℃水浴锅中恒温加热2 h，溶液变为深蓝色，即可得到棒状纳米金.后处理过程同球形纳米金一样.1.2.3 三角形纳米金的制备.根据文献[17],在37.6 mL水中加入0.4 mLHAuCl4(2.5×10-4 M)和1 mL柠檬酸钠(10 mM)，再加入1 mL冰水配置的NaBH4 溶液(0.1 M)，大力搅拌2 min溶液变为橙红色，再放置2 h，确保未反应的NaBH4 完全水解，制成种子液.100 mL的生长液中包含2.5×10-4 M HAuCl4 溶液和0.05 M CTAB，再往溶液里加入55 μL KI(0.1 M)、0.55 mL Vc(0.1 M)、0.55 mL NaOH(0.1 M)轻轻地搅拌直至溶液变为橘色，冷却至室温，作为生长液待用.在生长液中加入0.1 mL种子液，添加后，生长溶液的颜色由透明变为淡红色，然后在30 min内转为深红色(反应溶液保持在30 ℃)，即得到三角形纳米金.后处理过程同球形纳米金一样.1.3 样品的表征用UV-1800 紫外-可见光谱仪(UV-Vis，日本公司，日本)记录样品的紫外光谱，迅速区分球形纳米金、棒状纳米金与三角形纳米金.用JEM-2100型透射电子显微镜(TEM，日本 Jeol 公司，日本 )观测三种不同形态纳米金的形态和粒径.1.4 抗菌性能的测试以 E.coli和S.aureus 为测试菌种，采用平板计数法及96孔板法来检测纳米金对测试菌种的最小杀菌浓度(MBC)和最小抑菌浓度(MIC).1.4.1 培养基的制备.称取37 g脑心浸出液培养基于1 L蒸馏水中，煮沸使其充分溶解后，调节pH至7.2-7.3，加入15 g琼脂粉(若配制液体培养基则不需要加入琼脂粉)，煮沸溶解后，于121 ℃高压灭菌20 min.灭菌后，于无菌操作台上倾注平板备用.用同样制备方法制备肉汤培养基.1.4.2 菌悬液的制备.从80 ℃冰箱中取出菌冻存管，待菌液溶解后，采用二倍稀释法[18，19]将菌液分别稀释至10-2、10-4、10-6 倍，各取100 μL涂于平板上，在37 ℃下培养18 h.在超净台中，取出20 mL灭菌后的液体培养基转移到100 mL锥形瓶中，用10 μL移液枪吸取一个完整的菌落，将枪头打入锥形瓶中，放入摇床(37 ℃，260 r/min)孵育14 h，之后取5 mL细菌悬浮液于10 mL离心管中，离心 (6000 r/min，2 min)，除去上清液后，加入5 mL生理盐水，混匀后离心(6000 r/min，2 min)，重复两次，再将洗去培养基的菌体中加入5 mL生理盐水，混合均匀后待用.1.4.3 最小杀菌浓度.将稀释到不同浓度的纳米金加到PBS缓冲溶液中，再加入100 μL稀释倍数为2×104的菌液混匀，使反应体系为1000 μL.放入摇床孵育4h后，取出100 μL涂于培养平板上，于37 ℃下倒置培养18 h，观察菌落生长情况.以只有PBS缓冲溶液和菌液的混合液作为实验空白对照.平行实验3次.观察菌落生长情况，以观察到少于5个菌落的样品对应的浓度作为最低杀菌浓度MBC值.1.4.4 最小抑菌浓度.将稀释到不同浓度的纳米金加到液体培养基中，再加入100μL稀释倍数为2×104的菌液混匀，使反应体系为1000 μL.取200 μL加入到96孔板对应区域作为实验组；把实验组的纳米金溶液换成等量的生理盐水，然后取200 μL加入到96孔板对应区域作为阳性对照；把实验组的菌液和液体培养基换成等量的生理盐水，然后取200 μL加入到96孔板对应区域作为阴性对照.将96孔板放入恒温培养箱中，在37 ℃条件下培养24 h，能阻止样品形成明显浊度的纳米金浓度即为最小抑菌浓度MIC.2 结果与讨论2.1 纳米金的表征2.1.1 紫外-可见光吸收光谱分析.图1为纳米金合成之后进紫外-可吸收光谱分析所得，紫外光谱分析显示：球形纳米金吸收峰在520 nm处，棒状纳米金吸收峰在525 nm和604 nm处，三角形纳米金吸收峰在728 nm和928 nm处，三者都与参考文献中的吸收峰基本一致，证实成功合成了球形纳米金、棒状纳米金和三角形纳米金.图1 CTAB包被的球形纳米金(a)、棒状纳米金(b)、三角形纳米金(c)的紫外-可见吸收光谱图2.1.2 透射电镜分析(TEM) .通过透射电镜可以直观的观察到所合成的纳米金的三种不同形态和粒径，如图2所示.从图中可以看出，三种不同形态的纳米金制备成功，并且均相对均匀，粒子之间分散较好.所合成的球形纳米金粒径大约为17 ± 2.5 nm，所合成的棒状纳米金的长度约为52.31 ± 0.86 nm，宽约为22.49 ± 0.56 nm，长径比约为2.3，所合成的三角形纳米金为正三角形，边长为100 ± 25 nm.图2 CTAB包被的球形纳米金(a)、棒状纳米金(b)、三角形纳米金(c)的TEM图2.2 不同形态纳米金的杀菌作用研究2.2.1 球形纳米金最小杀菌浓度.从图3可知，球形纳米金对大肠杆菌的MBC，当纳米金浓度大于21.21 μg/mL时，观察到平板上的菌落数均少于5个菌落，因此MBC为21.21 μg/mL.球形纳米金对金黄色葡萄球菌的MBC，当纳米金浓度大于5.30 μg/mL时，观察到平板上的菌落数均少于5个菌落，因此球形纳米金的MBC为5.30 μg/mL.图3 不同浓度的球形纳米金下大肠杆菌(a)、金黄色葡萄球菌(b)的平板图(纳米金与菌液反应4 h，平板在37℃下培育18 h)2.2.2 棒状纳米金最小杀菌浓度.从图4可知，棒状纳米金对大肠杆菌的MBC，当纳米金浓度大于1.30 μg/mL时，观察到平板上的菌落数均少于5个菌落，因此MBC为1.30 μg/mL.棒状纳米金对金黄色葡萄球菌的MBC，当纳米金浓度大于0.52 μg/mL时，观察到平板上的菌落数均少于5个菌落，因此棒状纳米金的MBC为0.52 μg/mL.图4 不同浓度的棒状纳米金下大肠杆菌(a)、金黄色葡萄球菌(b)的平板图(纳米金与菌液反应4 h，平板在37 ℃下培育18 h)2.2.3 三角形纳米金最小杀菌浓度.从图5可知，三角形纳米金对大肠杆菌的MBC，当纳米金浓度大于11.09 μg/mL时，观察到平板上的菌落数均少于5个菌落，因此MBC为11.09 μg/mL.三角形纳米金对金黄色葡萄球菌的MBC，当纳米金浓度大于1.11 μg/mL时，观察到平板上的菌落数均少于5个菌落，因此三角形纳米金的MBC为1.11 μg/mL.图5 不同浓度的三角形纳米金下大肠杆菌(a)、金黄色葡萄球菌(b)的平板图(纳米金与菌液反应4 h，平板在37℃下培育18 h)2.3 不同形态纳米金的抑菌作用研究2.3.1 金黄色葡萄球菌.以金黄色葡萄球菌作为研究对象，将合成的不同形态纳米金进行稀释，球形纳米金稀释倍数分别为10、20、40、80、160倍，棒状纳米金稀释倍数为1000、2000、4000、8000、10000倍，三角形纳米金稀释倍数为50、100、200、400、800倍，使用稀释倍数对应的纳米金浓度分别进行最小抑菌浓度的测定，其96孔板结果如图6所示.结果显示对于金黄色葡萄球菌，球形纳米金的最小抑菌浓度为2.65 μg/mL，棒状纳米金的最小抑菌浓度为0.26 μg/mL，三角形纳米金的MIC为0.56 μg/mL.图6 CTAB包被的球形纳米金(a)、棒状纳米金(b)、三角形纳米金(c)对金黄色葡萄球菌37 ℃下培育24 h的得到的最小抑菌浓度图(图中数字为纳米金的浓度，单位为μg/mL)2.3.2 大肠杆菌.以大肠杆菌作为研究对象，将合成的不同形态纳米金进行稀释，球形纳米金稀释倍数分别为5、10、20、40、80倍，棒状纳米金稀释倍数为400、800、1000、2000、4000倍，三角形纳米金稀释倍数为30、60、120、240、800、480倍，不同形态的纳米金在不同稀释倍数对应的浓度下进行最小抑菌浓度的测定，其96孔板结果如图7所示.结果显示对于大肠杆菌，球形纳米金的最小抑菌浓度为21.21 μg/mL，棒状纳米金的最小抑菌浓度为0.65 μg/mL，三角形纳米金的MIC为3.70 μg/mL.图7 CTAB包被的球形纳米金(a)、棒状纳米金(b)、三角形纳米金(c)对大肠杆菌37℃培育24 h的得到的最小抑菌浓度图(图中数字为纳米金的浓度，单位为μg/mL)综上所述，通过平板计数法和96孔板法，确定了不同形貌纳米金颗粒对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的最小杀菌浓度(MBC)和最小抑菌浓度(MIC)如下表1所示，可以知道无论是对金黄色葡萄球菌还是对大肠杆菌，三种形态纳米金中棒状纳米金的杀菌效果是最好的，杀菌效果明显大于其它两种形态纳米金的杀菌效果.并且无论是何种形态的纳米金，其对金黄色葡萄球菌的杀菌效果都明显优于对大肠杆菌. 表1 不同形貌纳米金MIC和MBCMBC/μg·mL-1MIC/μg·mL-1E.coliS.aureusE.coliS.aureus球形21.215.3021.212.65棒状1.300.520.650.26三角形11.091.113.700.562.4 抗菌机理的探讨2014年，蒋兴宇课题组[20]就通过转录和蛋白质组学的方法研究了金纳米颗粒对革兰氏阴性菌大肠杆菌的杀菌机制，发现其作用方式有两种，一种是通过破坏细菌细胞膜的膜电位，来抑制ATP酶的活性，降低ATP水平，另一种是抑制核糖体亚基结合转运RNA.并且发现虽然生成ROS是大多数抗生素和抗菌纳米材料杀菌的主要原因，但金纳米颗粒的抗菌活性不会诱发任何与之相关的过程.张鹏等人[21]利用聚乙烯亚胺和牛血清蛋白修饰的金纳米球和金纳米棒来作为基因载体，发现棒状金纳米颗粒的尖端具有较大曲率，导致其电荷密度比球状金纳米颗粒大；而且棒状颗粒大多会通过尖端与细胞膜接触，导致以棒状颗粒作为基因载体时，可有较高的基因转染效率，棒状纳米金由于自身特殊的形态使其在与细菌接触方面有优势.我们的实验结果中，棒状纳米金的杀菌效果较其它两种形态纳米金更好，推测有可能是因为这种特殊的接触方式.纳米颗粒的表面电荷在其抗菌能力上起着明显的作用[22].比如，Angélique团队[23]研究不同的粒子直径和Zeta电位对二氧化钛纳米颗粒的杀菌活性的影响时发现，直径约为相同大小的二氧化钛纳米颗粒，当Zeta电位较高时表现出更强的抗菌效.这表明表面电荷的增强也是一种增强杀菌效果的途径，并且纳米粒子的表面带负电荷，会对表面带负电的细菌有一定的排斥作用[24，25].我们做了Zeta电位来验证本实验中不同形态的纳米金的杀菌效果与电荷密度的关系，棒状纳米金Zeta电位为56.8 mV，球形纳米金Zeta电位为42.1 mV，三角形纳米金Zeta电位为33.2 mV.如图8所示，三种形态的纳米金确实都带正电，且棒状纳米金较其它两种形态纳米金所带电荷密度较高，同时我们实验结果表明相较于其它两种形态，棒状纳米金的杀菌效果更好，这也进一步说明了表面带有正电荷的纳米金会随着电荷密度的增加，杀菌效果不断增强.图8 CTAB包被的球形纳米金、棒状纳米金、三角形纳米金的Zeta电位3 结论采用CTAB包被制备出不同形态(球形、棒状、三角形)的纳米金，将金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作为受试菌株进行抗菌研究，从抗菌特性的研究结果中可以很明显的看出，无论是对金黄色葡萄球菌还是大肠杆菌，棒状纳米金的杀菌效果都要高于其它两种形态的纳米金.细菌表面带负电荷，带正电的纳米粒子被表面带负电的细菌所吸引，与细菌的细胞膜接触，破坏细菌的细胞膜从而进入细菌内部杀死细菌.而棒状纳米金从空间效应上更易于与细菌接触，这也是它之所以具有较高杀菌特性的原因.三种形态的纳米金均对金黄色葡萄球菌表现出优于大肠杆菌的杀菌效果，这可能是因为两种细菌的细胞壁不一样所导致的，这些结果为我们进一步开展工作奠定了基础.参考文献【相关文献】[1] Dizaj S M，Lotfipour F，Barzegarjalali M，et al.Antimicrobial activity of the metals and metal oxide nanoparticles [J].Materials Science & Engineering C，2014，44(44)：278-284.[2] 马万顺，崔燕，赵玉云,等.纳米颗粒抗菌机理的研究进展[J].生物物理学报，2010，26(8)：638-648.[3] Zhao Y，Tian Y，Cui Y，et al.Small molecule-capped gold nanoparticles as potent antibacterial agents that target Gram-negative bacteria[J].Journal of the American Chemical Society，2010，132(35)：12349-12356.[4] 李艳华,陈曦萌.石墨烯基银抗菌材料的制备方法及抗菌机理研究[J].聊城大学学报(自然科学版)，2014，27(3)：71-74.[5] Avelino C，Hermenegildo G.Supported gold nanoparticles as catalysts for organic reactions[J].Chemical Society Reviews，2008，37：2096-2126.[6] Prabaharan M，Grailer J J，Pilla S，et 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陕西师范大学分析化学(复试)2003真题
陕西师范大学
2003年分析好像专业硕士复试试题
1.试从原理和仪器上比较原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法的异同点。
2.画出ICP 光源的构造示意图，简述其工作过程。
3.画出电位法测定自来水中氟离子的仪器装置图和氟离子选择电极的结构图，并说明TISAB 的组成及各组分的作用。
4.画出用死停终点法指示终点，以电生I2 库仑滴定法测定As(III) 的简易库仑装置图，写出计算As2O3 含量的公式。
5.简要回答下列问题：
（1） 解释在高浓度时荧光法标准曲线向下弯曲的原因。
（2） 充电电流是怎样产生的？
（3） 高效液相色谱与经典液相色谱相比有何优点，为什么？
6.用英语对你所学习的仪器分析内容作一简要介绍。
7.谈一谈你对你所报考的研究方向的认识。
金纳米颗粒呈黑色的原因
纳米材料与技术作业专业：光学工程学号：10121938姓名：赵凡凡1、金纳米颗粒为什么呈黑色？金纳米颗粒之所以呈现黑色是由于金纳米颗粒对入射光波的吸收所造成的。
金纳米颗粒的吸收为表面等离子体的共振吸收，它与金属表面自由电子的运动有关。
在金属电子论中，金属中的自由电子可以用自由电子气模型来表示：即价电子是完全共有化的，构成金属中导电的自由电子，离子实与价电子的相互作用完全被忽略，而且自由电子被视为毫无相互作用的理想气体，为了保持金属的电中性，可以设想离子实的正电荷散布于整个体积之中，和自由电子的负电荷正好中和。
正是由于这种理想自由电子气模型和常规等离子体相似，所以叫做金属中的等离子体。
等离子体在热平衡时时准电中性的，若等离子体内部受到某种扰动而使其一些区域带和密度不为零，就会产生强的静电恢复力，使等离子体内的电荷分布发生振荡，这就是等离子体振荡。
这种振荡主要是电场和等离子体流运动相互制约而形成的。
所以当电磁波作用于等离子体时，就会使等离子体发生振荡，而当电磁波的频率和等离子体的振荡频率相同时，就会产生共振，这种共振宏观上就表现为纳米粒子对光的吸收。
如图，不同粒径的纳米粒子对光的吸收，其吸收光谱几乎覆盖了整个紫外-可见光波段，并且在520-530nm处表现出极强的吸收峰。
由于金纳米颗粒对光的吸收致使观察者无法获得其反射光，因此，金纳米颗粒表观上呈黑色。
2、金溶胶为什么呈红色？金纳米溶胶一般是通过化学方法在水溶液中还原四氯金酸（HAuCl4）获得的，如下所示。
+ 柠檬酸钠AuHAuCl金溶胶在生成的初级阶段，首先形成大的团状聚集体，随反应时间的延长，其光谱显示为紫外吸收降低，可见光吸收逐步增强，而最大吸收波长逐渐向短波方向蓝移，金溶胶的这种光谱吸收为金原子的特征吸收。
在反应时间为5 min左右时形成稳定分散的金溶胶。
如图，在形成稳定的金溶胶后其光谱显示最大吸收波长在560nm左右，而长波波段吸收相对较少，因此，在可见光范围内由于短波长吸收较大从而金溶胶便表现出长波波段特性，即呈红色。
陕西师范大学生命科学学院2020期末考试题
陕西师范大学生命科学学院2020期末考试题1.下列食物营养成分与鉴定试剂及显色反应之间的对应关系中，错误的是 [单选题] *A．淀粉：碘液，蓝紫色B．还原糖：班氏试剂，红黄色C．脂肪：苏丹III染液，橘红色D．蛋白质：双缩脲试剂，黄绿色(正确答案)2.原核生物都具有的结构是 [单选题] *A．质膜和核膜B．线粒体和核膜C．质膜和核搪体(正确答案)D．线粒体和核糖体3. 下列物质中同时含有磷和氮元素的是 [单选题] *A. 丙酮酸B. 核苷酸(正确答案)C. 氨基酸D. 脂肪酸4.用测微尺测量某个洋葱表皮细胞的长度时，下列目镜和物镜的组合中，视野内目镜测微尺每小格所代表的实际长度最小的是①目镜10×②物镜10×③目镜16×④物镜40× [单选题] *B．①④C．②③D．③④(正确答案)5.病毒可能含有 [单选题] *A．仅DNAB．仅RNAC．DNA和RNAD．DNA或RNA(正确答案)6．下列生物过程中，属于营养繁殖的是 [单选题] *A. 面包酵母的出芽B. 蔷薇枝条扦插成株(正确答案)C. 青霉的孢子生殖D. 草履虫的分裂生殖7．蛋白质和肽链的主要差别在于蛋白质 [来源:学科网] [单选题] * A．包含的氨基酸数目B．能否分解成氨基酸C．相对分子质量大D．有复杂的空间结构(正确答案)8．如图所示分子参与组成的结构是 [单选题] *B．细胞膜(正确答案)C．拟核D．核糖体9．图1表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的叶片颜色为[单选题] *A.红的B.黄色(正确答案)C．绿色D．紫色10. 诺贝尔奖得主屠呦呦在抗疟药物研发中，发现了一种药效高于青蒿素的衍生物蒿甲醚，结构如图。
下列与蒿甲醚的元素组成完全相同的物质是[单选题] *A.纤维素(正确答案)B.胰岛素D.甲状腺素11.人骨骼肌内的白肌细胞含少量线粒体，适合无氧呼吸、进行剧烈运动。
陕西师范大学化学与材料科学学院
（A）n
（B）n1/2
（C）cks
（D）cks2
9．[Fe(CN)6]3- 中Fe的 3d轨道在配位场的作用下能级发生分裂，能够观察到这种
现象的波谱是
（A）核磁共振谱（B）电子自旋共振谱（C）红外拉曼光谱 （D）电子吸收
谱
10．对于相同的中心离子和配位体，在四面体场中的分裂能是八面体场中的
（A）1/2 （B）4/9 （C）4/8 （D）2/3
（A）n
（B）n-l
（C）n-l-1
（D）l
4．如果H原子的电离能为 13.6ev ，则He+的电离能为
（A）13.6ev （B）6.8ev （C）27.2ev （D）54.4ev
5．当以 z 轴为键轴时，两个 π 型的 d 轨道是
（A）dx2-y2, dxy （B）dxy, dxz （C）dxz, dyz （D）dz2, dx2-y2
2
化学与材料科学学院
试题质量与考试成绩分析报告
一、试题量化评价
1、试题信度
根据公式：rtt
=
2rxy 1 + rxy
求出单号题总分与双号题总分的相关系数代入上述公
式，即得出试题信度。rxy=0.671,代入公式得rtt=0.803
2、效度
将“总分作为效标变量”、“各大题（填空题或其它题）作为变量，求出总 分与各题的相关系数即为各题效度。
14.268
-0.625
0.3.89
成绩分析:(对本门课程的考试成绩进行详细、全面分析，根据成绩分
布情况，对教学方法、手段、内容等方面分析，肯定有效措施和方法，寻找不足 及其原因。)
从该班成绩分布看偏度系数为-0.625 接近 0，接近正态分布，说明考题基 本是合理的。标准差较大（成绩离散度大），说明这班同学学习成绩两级分化较 严重，应引起有关部门的关注。本班的平均成绩达到 74.56 分，说明达到了预期 的教学效果。
材料学专业-陕西师范大学材料科学与工程学院
材料科学与工程学院博士学位研究生培养方案材料物理与化学专业一、培养目标培养德、智、体全面发展的材料材料物理与化学方面的高级专门人才，掌握本学科坚实宽广的基础理论和系统深入的专业知识。
具有独立从事科学研究、教学或独立承担本领域专业技术的能力，成为在材料科学与工程领域能做出创造性成果的高级专门人才。
具体要求是：1、拥护中国共产党，热爱祖国。
掌握马克思主义、毛泽东思想、邓小平理论的基本原理，品行端正，作风正派，遵纪守法，积极为社会主义现代化建设服务。
2、全面掌握材料物理与化学基本理论及相关实验技术的基础理论、基本知识和基本实验技能，能应用现代的技术手段，掌握材料物理与化学领域的新成就和发展趋势。
3、具有扎实的专业理论基础，良好的科学研究素质和严谨的科学作风，具有较强的独立从事本专业或交叉学科领域前沿课题的科学研究能力，具备解决材料物理与化学领域实际问题的能力。
4、熟练地掌握一门外国语，能较好地阅读外语书刊和用外语撰写学术论文，并具有一定的进行国际间学术交流的能力。
5、身体健康并具有良好的心理素质。
二、研究方向1. 太阳能电池材料2. 无机功能材料3. 有机功能材料4. 纳米材料与器件三、学习年限脱产生的学习年限一般为3－4年，在职生的学习年限可以适当延长，但原则上累计在校年限不超过6年。
论文选题、研究及撰写计划、开题报告等应在第三学期之前（含第三学期）完成，开题报告经导师小组审查通过后即可正式进入论文研究及撰写阶段。
四、课程设置及学分分配博士生的课程实行学分制，至少应取得18学分方可申请博士学位。
课程分为必修课、选修课和学术讲座，其中必修课包括公共学位课和专业学位课，选修课包括研究方向课。
（一）学位必修课1．公共课（l）政治理论课 2学分（2）第一外国语 3学分2.专业方向课（1）材料物理与化学选论 3学分（2）材料科学前沿讲座 3学分（二）选修课材料结构与物理化学特性3学分除上述选修课外，还可在学院内博士研究生、硕士研究生学位课程中任选1门。
2013陕西师范大学研究生有机化学复试题(部分)
第一节思考题SK-1-N2测定熔点时，遇到下列情况将产生什么结果？(1)熔点管壁太厚；(2)熔点管不洁净；(3)试料研的不细或装得不实；(4)加热太快；(5)第一次熔点测定后，热浴液不冷却立即做第二次；(6)温度计歪斜或熔点管与温度计不附贴。
答：(1)熔点管壁太厚，影响传热，其结果是测得的初熔温度偏高。
（2）熔点管不洁净，相当于在试料中掺入杂质，其结果将导致测得的熔点偏低。
（3）试料研得不细或装得不实，这样试料颗粒之间空隙较大，其空隙之间为空气所占据，而空气导热系数较小，结果导致熔距加大，测得的熔点数值偏高。
(4)加热太快，则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力，而导致测得的熔点偏高，熔距加大。
(5)若连续测几次时，当第一次完成后需将溶液冷却至原熔点温度的二分之一以下，才可测第二次，不冷却马上做第二次测量，测得的熔点偏高。
(6)齐列熔点测定的缺点就是温度分布不均匀，若温度计歪斜或熔点管与温度计不附贴，这样所测数值会有不同程度的偏差。
SK-2-N1是否可以使用第一次测定熔点时已经熔化了的试料使其固化后做第二次测定？答：不可以。
因为有时某些物质会发生部分分解，有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体。
两种样品的熔点相同，，将它们研细将它们研细，，并以等量混合(1)测得混合物的熔点SK-3-N2测得A、B两种样品的熔点相同的熔点均相同。
试分析以上情况各说明有下降现象且熔程增宽有下降现象且熔程增宽；；(2)测得混合物的熔点与纯A、纯B的熔点均相同什么？答：(1)说明A、B两个样品不是同一种物质，一种物质在此充当了另一种物质的杂质，故混合物的熔点降低，熔程增宽。
（2）除少数情况（如形成固熔体）外，一般可认为这两个样品为同一化合物。
SK-4-N2沸石(即止暴剂或助沸剂)为什么能止暴？如果加热后才发现没加沸石怎么办？由于某种原因中途停止加热，再重新开始蒸馏时，是否需要补加沸石？为什么？答：(1)沸石为多孔性物质，它在溶液中受热时会产生一股稳定而细小的空气泡流，这一泡流以及随之而产生的湍动，能使液体中的大气泡破裂，成为液体分子的气化中心，从而使液体平稳地沸腾，防止了液体因过热而产生的暴沸。
陕西师范大学2003年研究生入学考试试题
陕西师范大学2003年研究生入学考试试题（742生物化学）一、填空共30分1.溶液的pH值大于氨基酸的等电点时，该氨基酸带( )电荷，电泳时向正极移动。
氦基酸进行纸层析后通过用( )显色，多肽顺序分析仪是利用（）反应设计的。
2.蛋白质的二级结构是由（）键维持的，其主要结构类型有（）（）（）和无规卷曲。
3. 酶的Km等于反应速度为（）时的底物浓度，有竞争性抑制性时Km( )，有非竞争性抑制性时Km( )，乳酸脱氢酶是由（）种亚基组成的（）聚体。
4.DNA的负超螺旋主要存在于（）和某些细胞器。
核酸变性后，260nm的吸光度会（），Tm会随G-C对比例的增大而（）。
5.TPP是维生素（）的焦磷酸化合物，NAD中含有维生素( )，缺乏维生素B12会患（）病，放线菌素D与（）结合抑制（）合成，利福霉素是作用于（）抑制RNA合成的，青霉素的主要作用则是抑制（）。
肽类激素的受体位于细胞（），而固醇类激素则位于细胞（）。
6.一分子葡萄糖经酵解途径可生成（）个ATP，丙酮酸脱氢酶系是由（）种酶构成的多聚体，可催化由丙酮酸生成（）的反应，磷酸的合成需要（）提供能量，蛋白质合成则需要ATP和（）提供能量。
二、判断正确的写“T”．错误的写“F1.寡聚酶是指由多种酶聚集而成的复合物2.酶可以提高底物转化为产物的比例3.分解代谢途径经常要先由耗能反应活化反应物。
4.三羧酸循环每一个周期生成2个CO2。
5.脂肪酸的合成和分解反应均在线粒体中进行。
6.联合脱氨基作用是一个耗能的反应过程。
7.合成尿素需要消耗4个高能磷酸键水解释放的能量。
8.肾上腺素是由酪氨酸转化而来的。
9.基因转录时的模板链称正链，其互补链称负链。
10.真核生物DNA聚合酶合成新链的速度比原核生物快三、名词解释每题3分，共30分1、断裂基因2、别构酶3、P／0比4、糖异生5、酮体6、SD序列7、cDNA四、简答题共80分1.概述稳定蛋白质三维结构的作用力。
对各级键或作用力进行简要的叙述2.简要叙述Tm的含义和影响Tm的主要因素．3.为什么说抗体酶的成功制备证明了过渡态互补理论的正确性，且在医药领域有良好的应用前景？4.概述糖酵解的调控酶和调控因子5.哪几类化合物可以抑制核苷酸的从头合成，简述其可能的作用机制6.简要叙述真核生物mRNA前体加工的过程。
陕西师大材料复试科目
陕西师大材料复试科目
陕西师范大学材料复试科目包括口试和笔试两部分。
口试主要考察学生的英语口语表达能力和专业知识掌握情况，考试时间一般为10-15分钟。
笔试主要考察学生的数学、物理、英语等基础知识以及专业知识掌握情况，包括选择题、填空题、计算题等，考试时间一般为2-3小时。
同时，学生还需提交个人简历、学术论文、获奖证书等材料。
希望考生在备考过程中注重理论和实践的结合，注重基础知识的巩固和深化，提高自己的综合素质和能力。
- 1 -。
2023年陕西师范大学生物科学专业《微生物学》期末试卷A(含答案)
2023 年陕西师范大学生物科学专业《微生物学》期末试卷 A(有答案〕一、填空题1、支原体是一类、介于和之间的最小型原核生物，其中有一类特地感染植物的支原体，称为。
2、病毒只有一种或少数几种酶，在寄主细胞外不能独立地进展和只有在活中才表现生命活性，因而是严格的生物。
3、1966 年，M.J.Dilworth 和R.Scholhorn 等人分别发表了既灵敏又简便的测定固氮酶活性的，大大推动了固氮生化的争论。
4、蓝细菌的培育可用培育基。
5、典型蕈菌的子实体是由顶部的、中部的和基部的三局部组成。
6、微生物是一切生物的总称，其特点是、和。
7、影响微生物生长的主要因素有、、、和等。
8、植物根际微生物对植物有害的方面有和等。
9、在诱变工作中，常用的物理诱变剂如、和等；化学诱变剂如、、和等，其中的有“超诱变剂”之称。
10、依据现代免疫概念，免疫的功能包括三方面，即、和。
二、推断题11、异染粒的化学成分是PHB。
〔〕12、用涂抹法测微生物活菌数时，每个平皿中的菌液参与量是0.1ml。
〔〕13、化能自养微生物的产能效率、生长速率和生长得率都很低。
〔〕14、病毒感染允许细胞都将导致增殖性感染发生。
〔〕15、酵母菌是一类只发酵糖类且细胞都呈单细胞的真菌。
〔〕16、依据16S 和18S rRNA 测序和统计结果所提出的三域学说来看，真核生物域与古生菌域更为接近。
〔〕17、细菌分裂生殖一代所需时间为倍增时间。
〔〕18、草食动物大局部都能分泌纤维素酶来消化所食用的纤维素。
〔〕19、任何一种微生物的野生型菌株细胞都可以作为克隆宿主。
〔〕20、当前，由于抗生素的广泛应用和其他一系列诊断、预防、治疗措施等的进步，人类会像应付天花一样，能很快消灭或把握各种严峻的传染病。
〔〕三、选择题21、〔〕不是鉴别染色。
A.抗酸性染色B.革兰氏染色C.活菌染色D.芽孢染色22、EMP 途径中的关键酶是〔〕。
A．己糖激酶B．磷酸己糖异构酶C．磷酸果糖激酶D．果糖二磷酸醛缩酶23、匍匐曲霉〔Aspergillus repens〕的有性生殖产生〔〕。
2022-2023学年陕西师范大学附属中学高二下学期期末考试化学试题
2022-2023学年陕西师范大学附属中学高二下学期期末考试化学试题1.下列化学用语书写正确的是A．基态O原子的核外电子排布图：B．过氧化氢的电子式：C．基态Br －的电子排布式：[Ar]4s 2 4p 6D．核内有个中子的氧原子：2. N A为阿伏加德罗常数，下列说法正确的是A．1mol P 4含有P－P键的个数为4N AB．1 mol SiC中含有 C－Si键的个数为2N AC．1 mol SiO 2中含 Si－O 键的个数为 2N AD．12g金刚石中含有C－C键的个数为 2N A3.下列分子中，属于非极性的是①SO2 ②BeCl2 ③BBr3 ④COCl2A．①④B．②③C．①③D．②④4.下列关于NH、NH3、NH三种微粒的说法不正确的是A．三种微粒所含有的电子数相等B．三种微粒中氮原子的杂化方式相同C．三种微粒的空间构型相同D．键角大小关系：NH >NH 3 >NH5.下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是A．甲酸甲酯B．磷酸铵C．苯甲醛D．丙炔6.下列有关晶体的叙述正确且前后叙述有因果关系的是A．晶体熔点高、硬度大；晶体可用于制造光导纤维B．碘晶体中的I-I键能较小；晶体碘沸点低、易升华C．在金刚石和硅晶体中，原子间通过共价键形成空间网状结构；金刚石和硅晶体类型相同D．NaCl晶体中与个数比为1：1，CsCl晶体中与个数比也为1∶l，NaCl和CsCl的晶胞结构相同7.下列各项叙述中，正确的是A．H 2 O、H 2 S、H 2 Se由于分子间作用力依次增大，熔、沸点依次升高B．邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点高C．配合物Fe(CO) n内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18时，n=5D．同一元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其酸性越强，氧化性也越强8. W、X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素，其中X、Y、Z相邻，W的核外电子数与X的价层电子数相等，Z2是氧化性最强的单质，下列说法正确的是A．分子的极性：WZ 3 < XZ 3B．氢化物的沸点：X < Y < ZC．酸性：HXY 3 < H 3 WY 3D．分子稳定性：X 2 < Y 2 < Z 29.理论化学模拟得到一种离子，结构如图。
陕西师范大学附属中学2022-2023学年高三下学期第十次模考理综化学试题
陕西师范大学附属中学2022-2023学年高三下学期第十次模考理综化学试题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．党的二十大报告指出我国已进入创新型国家行列。
下列说法正确的是A．“奋斗者号”潜水器含钛合金，钛合金属于复合材料B．“嫦娥五号”带回的月壤中含有磁铁矿，其主要成分为Fe2O3C．“天宫二号”飞船的燃料是偏二甲肼(CH3)2NNH2，偏二甲肼属于烃类D．中国“天和”号核心舱采用柔性砷化镓太阳能电池翼，砷化镓属于半导体材料2．N A为阿伏加德罗常数的值，下列有关说法错误的是3．一种离子液体结构如图，其中Y、Z、M、N位于同一短周期，Y的一种同位素可用于考古断代。
下列说法错误的是A．简单氢化物沸点：Z＞YB．最高价氧化物对应水化物的酸性：M＞ZC．原子半径：M＞Y＞Z＞ND．阴离子中所有原子最外层均满足8电子稳定结构4．Z是医药工业和香料工业的重要中间体，合成路线如图所示。
下列说法正确的是A．X和Y互为同系物B．X→Y属于取代反应，Y→Z属于氧化反应C．X苯环上的二氯代物有6种，Y苯环上的三氯代物有2种D．Z中所有原子可共平面，Z与H2完全加成后分子中存在2个手性碳原子5．固体电解质在制造全固态电池、探测器方面应用广泛。
一种利用原电池原理测定O2含量的气体传感器示意图如图，RbAg4I5是只能传导Ag+的固体电解质。
O2可透过聚四氟乙烯膜，并与AlI3反应生成Al2O3和I2。
通过电池电位计的变化可测得O2的含量。
下列说法不正确的是A．多孔石墨电极上的反应可表示为I2+2Rb++2e-=2RbIB．O2含量的变化会引起电位计示数的变化C．理论上，每0.1molO2参与反应，银电极质量就减小43.2gD．传感器工作时RbAg4I5晶体中Ag+的量保持不变向肉桂醛()中加入酸性KMnO4溶液A．A B．B C．C D．D二、工业流程题8．纳米ZnO 可用作催化材料、半导体材料。
陕师大学科化学2022835真题试卷
陕师大学科化学2022835真题试卷一、填空题（本题22分，每空2分）1、测定熔点使用的熔点管(装试样的毛细管)一般外径为1~1.2 mm，长为70~80 mm。
试样的高度约为（），试样应不含（），装样应（）。
2、蒸馏是提纯（）物质的常用方法。
当二组分沸点相差（）℃以上，可用普通蒸馏的方法分离，当二组分沸点相差不大，或需高纯度，可用（）分离。
一定压力下，一种纯净的（）物质具有恒定的沸点，且沸程范围很小，一般为（）℃。
3、测定熔点的意义主要有（）和（）。
4、重结晶操作过程中，若待提纯物质含有有色杂质，可用活性炭脱色，活性炭用量依颜色深浅而定，一般为待提纯物质质量的（）%。
二、判断题（共15分，每小题3分，正确的在括号内打“√”，错误的打“×”）1、蒸馏时温度计水银球应毗连冷凝管的出口，若水银球位置在冷凝管出口上方，测得温度偏高。
（）2、测定熔点时，使熔点偏高的因素是试样中含有杂质。
( )3、用蒸馏法测液体的沸点时，烧瓶内被测化合物的体积应占烧瓶体积的3/4。
（）4、制备出的液体物质在进行蒸馏提纯前，先需要干燥，一般每10mL样品约需0.5—1.0g干燥剂。
（）5、萃取是利用混合物中各组分在两种互不相溶或微溶的溶剂中溶解度或分配比的不同来达到分离提纯的一种操作。
（）三、选择题（共12分，每题4分）（若为多选，少选选对适当给分，多选或选错不给分）1、适用于水蒸气蒸馏的化合物应具备的性质有（）。
A、不溶或难溶于水B、在常压下蒸馏会发生分解的高沸点有机物C、在沸腾下与水不起化学反应D、在100℃左右，该化合物应有一定的蒸汽压2、抽气过滤结束时的操作顺序是（）。
A、先关水泵再打开安全瓶的活塞B、先打开安全瓶的活塞再关水泵C、先关水泵再拔抽滤瓶的橡胶管D、先拔抽滤瓶的橡胶管再关水泵3、重结晶操作的一般步骤，其顺序是（）。
（顺序错不给分）A、活性炭脱色；B、趁热过滤；C、制饱和溶液；D、溶液冷却析晶E、干燥；F、过滤收集晶体；G、检验纯度四、实验操作题（共15分）（请画到试卷背面）1、请画出普通蒸馏的装置图，并标出各部分仪器的名称。
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纳米材料复习题陕西师范大学材料学院2010级喻俊1、简单论述纳米材料的定义与分类。
2、什么是原子团簇? 谈谈它的分类。
3、通过Raman 光谱中任何鉴别单壁和多臂碳纳米管? 如何计算单壁碳纳米管直径?4、论述碳纳米管的生长机理（图）。
答：碳纳米管的生长机理包括V-L-S机理、表面（六元环）生长机理。
（1）V-L-S机理：金属和碳原子形成液滴合金，当碳原子在液滴中达到饱和后开始析出来形成纳米碳管。
根据催化剂在反应过程中的位置将其分为顶端生长机理、根部生长机理。
①顶端生长机理：在碳纳米管顶部，催化剂微粒没有被碳覆盖的的部分，吸附并催化裂解碳氢分子而产生碳原子，碳原子在催化剂表面扩散或穿过催化剂进入碳纳米管与催化剂接触的开口处，实现碳纳米管的生长，在碳纳米管的生长过程中，催化剂始终在碳纳米管的顶端，随着碳纳米管的生长而迁移；②根部生长机理：碳原子从碳管的底部扩散进入石墨层网络，挤压而形成碳纳米管，底部生长机理最主要的特征是：碳管一末端与催化剂微粒相连，另一端是不含有金属微粒的封闭端；（2）表面（六元环）生长机理：碳原子直接在催化剂的表面生长形成碳管，不形成合金。
①表面扩散机理：用苯环坐原料来生长碳纳米管，如果苯环进入催化剂内部，会被分解而产生碳氢化合物和氢气同时副产物的检测结果为只有氢气而没有碳氢化化物。
说明苯环没有进入催化剂液滴内部，而只是在催化剂表面脱氢生长，也符合“帽式”生长机理。
5、论述气相和溶液法生长纳米线的生长机理。
（1）气相法反应机理包括：V-L-S机理、V-S机理、碳纳米管模板法、金属原位生长。
①V-L-S机理：反应物在高温下蒸发，在温度降低时与催化剂形成低共熔液滴，小液滴相互聚合形成大液滴，并且共熔体液滴在端部不断吸收粒子和小的液滴，最后由于微粒的过饱和而凝固形成纳米线。
②V-S机理：首先沉底经过处理，在其表面形成许多纳米尺度的凹坑蚀丘，这些凹坑蚀丘为纳米丝提供了成核位置，并且它的尺寸限定了纳米丝的临界成核直径，从而使生长的丝为纳米级。
③碳纳米管模板法：采用碳纳米管作为模板，在一定温度和气氛下，与氧化物反应，碳纳米管一方面提供碳源，同时消耗自身；另一方面提供了纳米线生长的场所，同时也限制了生成物的生长方向。
④金属原位生长：（2）溶液法反应机理包括溶液液相固相、选择性吸附。
①S-L-S机理：SLS 法和 VLS 法很相似，二者的主要差别在于 SLS 法纳米线成长的液态团簇来源于溶液相，而 VLS 法则来自蒸气相。
②选择性吸附：选择性吸附配位剂或表面活性剂，并在平行于生长方向的晶面生长。
6、解释纳米颗粒红外吸收宽化和蓝移的原因。
7、论述光催化的基本原理以及提高光催化活性的途径。
8、什么是库仑堵塞效应以及观察到的条件？9、讨论半导体纳米颗粒的量子限域效应和介电限域效应对其吸收边，发光峰的影响。
10、纳米材料中的声子限域和压应力如何影响其Raman 光谱。
11、论述制备纳米材料的气相法和湿化学法。
（1）高温气相法：指直接利用气体或者通过各种手段将物质变成气体，在载气的作用下通过传输在反应区冷凝，进一步发生物理化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米颗粒的方法。
高温气相法根据反应原理或装置特点分类：①若反应中没有化学反应：热蒸发法②若反应中有化学反应：化学气相沉积③若反应中使用金属氧化物：金属有机化学沉积④若反应中有激光激发：激光烧蚀法⑤若反应能够控制检测生长速度：分子束外延技术（2）湿化学法：有液相参加，通过化学反应来制备材料的方法。
湿化学法根据反应原理或装置特点分类：①若为敞开体系：包括一般性溶液反应②若为密闭体系：水热、溶剂热③有机溶剂参与反应：有机溶剂回流④胶体化学法：在有机相中反应，反应能溶于有机相形成胶体溶液。
12、什么是纳米结构，并举例说明它们是如何分类的，自组装纳米结构形成的条件是什么。
13、简单讨论纳米颗粒的组装方法答：纳米颗粒的组装的基本思路是溶解、挥发、组装。
溶解：配制成胶体溶液挥发：自然挥发或者加入使溶质溶解度降低的溶剂，使其从溶液中沉淀出来。
组装：人工组装或自组装纳米团簇的超分子化学组装方法可分为两类：①DNA指导：将金属纳米粒子嫁接到DNA大分子上，这些DNA分子自身有可编程的自组装特性，并且可派生出大量的分子、电子和光子部件。
②气泡作模板：③半导体纳米粒子组装：将包覆有机物的团簇在一定温度和压力下溶解于辛烷和辛醇的混合溶液中，然后降低压力使沸点较低的辛烷逐渐挥发，由于包覆的纳米团簇在辛醇中溶解度较小，就使得纳米团簇的胶态晶体从溶液中析出。
④金属胶体组装：经表面处理后的金属胶体表面嫁接了官能团，它可以在有机环境下形成自组装纳米结构。
⑤胶态晶体法：是利用胶体溶液的自组装特性使纳米团簇组装成胶态晶体，得到二维或三维的超晶格；⑥模板法：是利用纳米团簇与组装模板间的识别作用来带动团簇的组装，由于选定的组装模板与纳米颗粒之间的识别作用，而使得模板对组装过程具有指导作用，组装过程更完善；14、论述一维纳米结构的组装，并介绍2种纳米器件的结构（图）。
答：一维纳米结构的组装：（1）模板法组装纳米结构：将流体组装技术与表面模板技术结合在一起成功地将一维纳米结构组装成平行阵列。
包括高分子模板技术（PDMS）、Al2O3有序孔洞做模板。
（2）L-B技术表面压力组装纳米棒阵列：通过表面张力的递增，使原本无序排列的各向同性的纳米棒首先排列成二维向列性排布，继而排列成二维近晶性的有序结构，多层这种二维结构叠加在一起，最终得到三维排列的有序纳米棒的阵列，3D－向列。
（3）电场驱动组装：采用电场驱动组装的方法将纳米线的组装与其半导体性质的测量联系起来。
例如在两电极之间滴加一滴InP纳米棒，则溶液中的纳米线能在电场作用下自组装为平行的阵列。
（4）催化剂的图案化；通过对催化剂模板化，在有催化剂的地方反应，没有催化剂的地方不反应，从而制备一定规则的纳米结构材料。
（5）其他方法：eg加热ZnO,In2O3和石墨粉末的混合物在碳衬底或Si衬底上生长分级纳米结构；以ZnO，SnO2和石墨粉的混合物在多晶Al2O3衬底上分别得到了ZnO螺旋桨状纳米结构。
2种纳米器件的结构：ZnO纳米线直流发电机；纳米管收音机；纳米尺度太阳能电池。
15、简单讨论纳米材料的磁学性能。
答：纳米材料的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应等使得它具有常规晶粒材料所不具备的磁特性——超顺磁性、高矫顽力、低居里温度、高比磁化率等。
（1）超顺磁性：纳米微粒尺寸小到一定临界值时进入超顺磁状态，原因为：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在一个易磁化方向，易磁化方向做无规律的变化，结构导致超顺磁性的出现，不同种类的纳米磁性微粒显现超顺磁的临界尺寸是不相同的。
（2）矫顽力：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。
这主要是当粒子尺寸小到某一尺寸时，每一个粒子可以看做一个单磁畴，若使磁畴转向需要较大能量。
（3）居里温度：居里温度为物质磁性的重要参数，通常与交换积分成正比，并与原子结构和间距有关。
对于薄膜，理论与实验研究表明，随着铁磁薄膜厚度的减小，居里温度下降。
对于纳米微粒，由于小尺寸效应和表面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。
（4）磁化率：纳米微粒的磁性与它所含的总电子数的奇偶性密切相关。
每个微粒的电子可以看成一个体系，电子数的宇称可为奇或偶。
一价金属的粉体，一半粒子的宇成为奇，另一半为偶，两价金属的粒子的宇成为偶，电子数为奇或偶数的粒子磁性有不同温度特点。
（5）纳米微粒的其他磁特性：①纳米金属Fe（5nm）饱和磁化强度比常规α－Fe低40％，其比饱和磁化强度随粒径的减小而下降②单晶FeF2由顺磁转变为反铁磁的奈耳温度范围很窄，只有2K，而纳米FeF2（10nm）在78～88K由顺磁转变为反铁磁，即有一个宽达12K的奈耳温度范围；③1988年日本发现纳米合金Fe－Si－Bi－Cu（20～50nm）具有好的软磁性能，可用作高频转换器，其芯耗低至200mW／cm3，有效磁导率高于108。
当晶粒度大于100nm时，上述软磁性能消失。
④Sb通常为抗磁性，其χ＜0，但纳米微晶的χ＞0，表现出顺磁性。
16、介绍铁磁材料的结构与铁磁性能（图）。
铁磁材料：具有自发极化或当外加磁场很小时即达到磁化饱和，这类材料就是铁磁材料。
基本特性：铁磁性物质只要在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和，不但磁化率>0，而且数值大到10－106数量级，其磁化强度M与磁场强度H之间的关系是非线性的复杂函数关系。
磁畴：具有相同磁化方向的小区域。
磁化率：磁化强度M与磁场强度H磁滞回线：在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。
17、目前人们已经制备了哪些纳米结构单元、复杂的纳米结构和纳米器件。
并说明那些纳米结构应该具有增强物理和化学性能（图）。
答：纳米结构单元：0维: 团簇、纳米颗粒、八面体、三角形、多面体等；一维: 纳米线、纳米棒、纳米带、纳米管和纳米锥等；二维: 纳米片等。
复杂的纳米结构：嵌段共聚物有序的自组装成为超分子纳米结构；多层膜；自组装形成管状、球状、层状和蘑菇状的结构纳米器件：ZnO纳米线直流发电机、光子晶体、纳米棒的逻辑敏电路、纳米管收音机、纳米线染料敏化太阳能电池。
18、简单论述单电子晶体管的原理（图）。
答：晶体管：是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。
单电子晶体管：用一个或者少量电子就能记录信号的晶体管。
原理：单电子晶体管是依据库伦堵塞效应和单电子隧道效应的基本原理设计和制造的一种新型的纳米结构器件，在两个电极中间的绝缘层的中间再做一个电极，使之带半个电荷，两边的电极就会感应半个符号相反的电荷，因此可以通过电极Ⅱ上电压的变化来控制隧穿效应的发生。
物理性能：1、热学：降低熔点与烧结温度、降低纳米晶粒生长温度2、磁学：超顺磁性、高的矫顽力、低的居里温度、磁化率的变化3、光学：光吸收：宽频带强吸收（红移和蓝移）；发光性：激发发光4、力学：弹性模量小、金属粒子强度和硬度变大（其他材料强度变小）、塑性变小5、纳米粒子悬浮液的丁达尔效应、布朗运动、乳光特性化学性能：1、化学反应活性提高、具有敏感特性2、吸附性增强、纳米溶液粒子的分散于团聚、流变学3、光催化、光电化学特性（发光、荧光）。