金属纳米材料研究进展
金属纳米材料的植物生物效应及其多组学研究进展
Research trends of plant responses to metal nanomaterials and multi-omics analysisCHEN Chun 1,2,3,LIU Shuang 1,2,3,WEI Ge-hong 1,2,3*（1.College of Life Science,Northwest A&F University,Yangling 712100,China;2.State Key Laboratory of Crop Stress Biology for Arid Ar⁃eas,Yangling 712100,China;3.Shaanxi Key Laboratory of Agricultural and Environmental Microbiology,Yangling 712100,China ）Abstract ：The application of metal nanomaterials （MNMs ）is growing worldwide,raising concern as to whether they may present a potential risk to the environment.In combination with traditional environmental toxicology,omics technologies （e.g.,transcriptomics,metabolomics,and proteomics ）have been used to sharpen understanding of toxic mechanisms of MNMs.In this review,we summarize the research related to the toxic effect of MNMs on plants at phenotypic,subcellular,physiological,and biochemical levels.We review recent advances in multi-omics technologies that provide new insights into the molecular mechanisms of MNMs phytotoxicity.To better understand the ecological ef⁃fects of MNMs,we analyze the current research status and highlight the future challenges,perspectives,and strategies for multi-omics ap⁃proaches.Keywords ：metal nanomaterials （MNMs ）;phytotoxicity;multi-omics;molecular mechanism陈春，刘爽，韦革宏.金属纳米材料的植物生物效应及其多组学研究进展[J].农业环境科学学报,2020,39（2）：217-228.CHEN Chun,LIU Shuang,WEI Ge-hong.Research trends of plant responses to metal nanomaterials and multi-omics analysis[J].Journal of Agro-Environ⁃ment Science ,2020,39（2）:217-228.金属纳米材料的植物生物效应及其多组学研究进展陈春1，2，3，刘爽1，2，3，韦革宏1，2，3*（1.西北农林科技大学生命科学学院，陕西杨凌712100；2.旱区作物逆境生物学国家重点实验室，陕西杨凌712100；3.陕西省农业与环境微生物重点实验室，陕西杨凌712100）收稿日期：2019-09-23录用日期：2019-11-23作者简介：陈春（1980—），男，安徽宿县人，副教授，硕士生导师，从事农业生境中人工纳米颗粒与环境微生物及其宿主的互作机制、人工纳米颗粒的环境化学行为与生物效应以及纳米科技与农业可持续发展等研究。
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。
纳米材料在防腐蚀领域中的应用研究进展
纳米材料在防腐蚀领域中的应用研究进展引言：腐蚀是一种常见而严重的问题，它会导致金属材料的性能下降甚至完全失效。
为了解决这个问题，科学家们一直在不断研究和开发新的防腐蚀技术和材料。
近年来，纳米材料在防腐蚀领域中的应用研究取得了显著的进展。
本文将重点介绍纳米材料在防腐蚀领域中的应用，并对其研究进展进行综述。
一、纳米材料在防腐蚀领域的优势1.增强防护层性能：纳米颗粒可以增加涂层的致密性和硬度，提高防护层的耐磨、耐蚀性能。
2.提高抗腐蚀性能：纳米材料具有较大比表面积和高表面能，可以提供更多的反应活性位点，有效抑制氧化还原反应，从而减缓金属腐蚀的速率。
3.调控物理与化学性质：通过调整纳米材料的组成、形貌和尺寸等特征，可以改变其物理和化学性质，从而实现对防腐蚀行为的调控。
二、纳米涂层在防腐蚀中的应用研究进展1.纳米复合涂层：将纳米颗粒与基础涂层材料复合，通过纳米颗粒的增强作用提高涂层的抗腐蚀性能。
研究表明，纳米复合涂层能够显著延缓金属腐蚀的进程，提高涂层的耐久性。
2.纳米二氧化硅涂层：二氧化硅是一种常见的纳米材料，具有优异的化学稳定性和耐高温性能。
研究发现，纳米二氧化硅涂层能够有效减缓金属腐蚀的速率，提高材料的耐蚀性。
3.纳米氧化铝涂层：氧化铝是一种常见的纳米材料，具有良好的耐腐蚀性能和高温稳定性。
研究表明，纳米氧化铝涂层能够显著提高金属的抗腐蚀性能，延缓腐蚀的发展。
三、纳米颗粒在防腐蚀涂层中的应用研究进展1.纳米金属颗粒：纳米金属颗粒具有高比表面积和丰富的氧化还原反应位点，可以有效阻止金属的腐蚀反应，延缓腐蚀的发展。
研究发现，纳米金属颗粒可以与涂层基质形成复合结构，大大提高涂层的防腐蚀性能。
2.纳米陶瓷颗粒：纳米陶瓷颗粒具有高硬度和良好的耐腐蚀性能，可以有效提高涂层的耐磨、耐腐蚀性能。
研究表明，纳米陶瓷颗粒可以均匀分布在涂层中，形成致密的保护层，提高金属材料的抗腐蚀性能。
3.纳米复合颗粒：通过调控纳米颗粒的成分和比例，可以实现对涂层防腐蚀性能的调控。
金纳米团簇的研究进展及现状
第5期2020年10月No.5 October，2020纳米材料被称为“21世纪最有前途的材料”。
19世纪60年代，胶体微粒的成功研制标志着纳米材料研究之路的开启。
直到20世纪80年代，德国一位教授成功制备出了世界上第一块纳米材料[1]，其由粒径为6 nm 的金属铁粉原位加压而成。
目前，纳米材料涉及物理学、化学、环境学、医学等诸多领域[2]。
纳米材料是指由特征尺寸在1~100 nm 的极细颗粒构成的一种材料[1]。
对纳米材料的研究加深了人类对客观世界的认识，这将成为未来化学一个重要的切实可行的发展方向。
人们从20世纪60年代开始就对过渡金属团簇混合物进行研究。
近些年，金纳米晶体和金纳米团簇已经引起了科学家们的广泛关注，因为其不仅稳定，而且具有独特的光学和电学物理性质、化学性质以及催化性能。
金纳米颗粒包括金纳米晶体和金纳米团簇，其特殊结构必将使其成为21世纪至关重要的新型发展材料[1]。
1 金纳米团簇的合成与制备目前，金纳米团簇的制备合成方式主要有：（1）直接合成方法。
（2）配体刻蚀法。
（3）反伽伐尼还原法[3]。
1.1 直接合成法直接合成法是应用金纳米团簇在不同溶剂中的溶解度的差别，使其可以与其他杂质分离，达到提纯目的。
这类合成与分离方式为以后获得单晶结构提供了重要的基础。
在2007年，有学者利用金纳米团簇在不同溶剂中溶解度不同的特点对合成方法进行了改进，通过控制温度和还原剂加入时的速度等方法，成功地获取了大小均匀一致而且产率较高的[Au 25(SR)18][4]。
1.2 配体刻蚀法在使用配体刻蚀法制备金纳米团簇时，最主要的是要合成Au 38。
首先让GSH 作配体，利用直接合成法先合成出Au-SG 前驱体，其次用硼氢化钠还原[5]，在反应完成后，将过量的GSH 和其他杂质洗净，最后在高温下用过量苯乙硫醇除掉黑色的产物，得到最终产物Au 38。
为了能够更好地了解运用配体刻蚀法时金纳米团簇尺寸逐渐集中的过程，有学者利用紫外-可见吸收光谱仪和基质辅助激光解吸电离（MatriX Assisted Laser Desorption Ionization ，MALDI ）质谱仪器对这个过程进行观测[3]。
金属镍纳米材料研究进展
2材料导报2008年5月第22卷专辑X金属镍纳米材料研究进展*张磊，葛洪良，钟敏(浙江省磁性材料实验基地中国计量学院材料学院纳米材料化学制备室，杭州310018)摘要与常规的镍材料相比，纳米镍由于尺寸小、具有特殊的界面结构，而体现出量子尺寸效应、表面效应和体积效应，因而显示出特殊的磁学、光电和催化等性能，在很多领域都具有广阔的应用前景。
综述了国内外镍纳米材料的主要制备方法，分另4从气相法、液相法和固相法加以介绍。
最后简要地介绍了镍纳米材料在航空、环保、催化等领域的应用。
关键词镍纳米材料制备方法应用R ese a r ch Pr ogr es s i n N i ckel N a nom at er i a lZ H A N G Lei，G E H ongl i a ng，ZH O N G M i n(Laboi at or y of C he m i c a l Syn t hes i s of N a nom at e r i al，Chi na J i l iang U ni ver s i t y，H a ngz hou310018)A bs t ract C om par ed w i t h co nvent i on al ni ckel m at e r i al，nano-ni ekel po sses ses quan t um s i ze ef f ect，sur f aceeff ect a nd vol um e ef fect due t o i t s sm a l l s i ze and s peci al i nt erf ace st r uct ur e．B eca use of t h ose ef f ect s，nano-ni ckel s how s s peci al m agn et i c，phot o-e l ect r o ni c and cat al yst pr oper t i es w hi ch m ake i t ha ve ant i ci pant appl i ca t i ons i n m a ny f i elds．T hi sart i cle s um m a r i z es t he m ai n synt he t i cal m et hods of nano-ni ckel，and i nt r oduc es vapor m et h od，l i q ui d m et hod a nd s oli d m et hod，r espect i ve l y．I n t he end，i t br i ef l y i nt r oduc es t he appl i cat i on of nan o-ni ck el i n aer ona ut i cs，e nvi r o nm e nt pr o t ec-t i o n and cat al yst aspects．K ey w or ds ni ckel nano m at er i a l，synt h et i cal m et hods，appl i cat i on镍纳米材料具有独特的磁、光、光电、催化等性能，在磁存储器[1]、磁传感器‘“、纳米光学器件‘引、纳米电子器件叫和储氢材料[5]等方面都具有广阔的应用前景，因而成为国内外专家的研究热点。
金属材料表面纳米化研究与进展
表面技术第53卷第4期金属材料表面纳米化研究与进展杨庆，徐文文，周伟，刘璐华，赖朝彬*（江西理工大学 材料冶金化学学部，江西 赣州 341000）摘要：大多数金属材料的失效都是从其表面开始的，进而影响整个材料的整体性能。
研究表明，在金属材料表面制备纳米晶，实现表面纳米化，可以提升材料的表面性能，延长其使用寿命。
金属材料表面纳米化是指利用反复剧烈塑性变形让表层粗晶粒逐步得到细化，材料中形成晶粒沿厚度方向呈梯度变化的纳米结构层，分别为表面无织构纳米晶层、亚微米细晶层、粗晶变形层和基体层，这种独特的梯度纳米结构对金属材料表面性能的大幅度提升效果显著。
根据国内外表面纳米化的研究成果，首先对表面涂层或沉积、表面自纳米化以及混合纳米化3种金属表面纳米化方法进行了简要概述，阐述了各自优缺点，总结了表面自纳米化技术的优势，在此基础上重点分析了位错和孪晶在金属材料表面自纳米化过程中所起的关键作用，提出了金属材料表面自纳米化机制与材料结构、层错能大小有着密不可分的联系，对金属材料表面自纳米化机制的研究现状进行了归纳；阐明了表面纳米化技术在金属材料性能提升上的巨大优势，主要包括对硬度、强度、腐蚀、耐磨、疲劳等性能的改善。
最后总结了现有表面强化工艺需要克服的关键技术，对未来的研究工作进行了展望，并提出将表面纳米化技术与电镀、气相沉积、粘涂、喷涂、化学热处理等现有的一些表面处理技术相结合，取代高成本的制造技术，制备出价格低廉、性能更加优异的复相表层。
关键词：金属材料；表面纳米化；梯度纳米结构；纳米化机理；表面性能中图分类号：TG178 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)04-0020-14DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.04.002Research and Progress on Surface Nanocrystallizationof Metallic MaterialsYANG Qing, XU Wenwen, ZHOU Wei, LIU Luhua, LAI Chaobin*(Department of Materials Metallurgy and Chemistry, Jiangxi University ofTechnology, Jiangxi Ganzhou 341000, China)ABSTRACT: It is well known that the failure of most metallic materials starts from their surfaces, which in turn affects the overall performance of the whole material. Numerous studies have shown that the preparation of nanocrystals on the surface of metallic materials, i.e., surface nanosizing, can enhance the surface properties of materials and extend their service life. Surface nanosizing of metallic materials makes use of repeated violent plastic deformation to make the surface coarse grains gradually收稿日期：2023-02-23；修订日期：2023-06-29Received：2023-02-23；Revised：2023-06-29基金项目：国家自然科学基金项目（52174316，51974139）；国家重点研发计划项目（2022YFC2905200，2022YFC2905205）；江西省自然科学基金项目（20212ACB204008）Fund：National Natural Science Foundation of China(52174316, 51974139); National Key Research and Development Program of China (2022YFC2905200, 2022YFC2905205); Natural Science Foundation of Jiangxi Province (20212ACB204008)引文格式：杨庆, 徐文文, 周伟, 等. 金属材料表面纳米化研究与进展[J]. 表面技术, 2024, 53(4): 20-33.YANG Qing, XU Wenwen, ZHOU Wei, et al. Research and Progress on Surface Nanocrystallization of Metallic Materials[J]. Surface Technology, 2024, 53(4): 20-33.*通信作者（Corresponding author）第53卷第4期杨庆，等：金属材料表面纳米化研究与进展·21·refine to the nanometer level, forming nanostructured layers with gradient changes of grains along the thickness direction, including surface non-woven nanocrystalline layer, submicron fine crystal layer, coarse crystal deformation layer and matrix layer, and this unique gradient nanostructure is effective for the significant improvement of surface properties of metallic materials. The process technology and related applications of nanocrystalline layers on the surface of metallic materials in China and abroad are introduced, and the research progress of high-performance gradient nanostructured materials is discussed.Starting from the classification of the preparation process of gradient nanostructured materials and combining with the research results of surface nanosizing in China and abroad, a brief overview of three methods of metal surface nanosizing, namely, surface coating or deposition, surface self-nanosizing and hybrid nanosizing, was given, the advantages and disadvantages of each were discussed and the advantages of surface self-nanosizing technology were summarized. On the basis of this, the key role of dislocations and twins in the process of surface self-nanitrification of metallic materials was analyzed, and the mechanism of surface self-nanitrification of metallic materials was inextricably linked to the material structure and the size of layer dislocation energy, and the current research status of the mechanism of surface self-nanitrification of metallic materials was summarized. Finally, the key technologies required to be overcome in the existing surface strengthening process were summarized, and future research work was prospected. It was proposed to combine surface nanosizing technology with some existing surface treatment technologies such as electroplating, vapor deposition, tack coating, spraying, chemical heat treatment, etc., to replace the high-cost manufacturing technologies and prepare inexpensive complex-phase surface layers with more excellent performance.Techniques for the preparation of gradient nanostructured materials include surface coating or deposition, surface self-nanosizing, and hybrid surface nanosizing. Surface coating or deposition technology has the advantages of precise control of grain size and chemical composition, and relatively mature process optimization, etc. However, because the coating or deposition technology adds a cover layer on the material surface, the overall size of the material increases slightly, and there is a certain boundary between the coating and the material, and there will be defects in the specific input of production applications.In addition, the thickness of the gradient layer prepared by this technology is related to the deposition rate, which takes several hours to prepare a sample. The surface self-nanitrification technique, which generates intense plastic deformation on the surface of metal materials, has the advantages of simple operation, low cost and wide application, low investment in equipment and easy realization of unique advantages. The nanocrystalline layer prepared on the surface of metal materials with the surface self-nanitrification technique has a dense structure and no chemical composition difference from the substrate, and no surface defects such as pitting and pores, but the thickness of the gradient layers and nanolayers prepared by this technique as well as the surface quality of the material vary greatly depending on the process. Hybrid surface nanosizing is a combination of the first two techniques, in which a nanocrystalline layer is firstly prepared on the surface of a metallic material by surface nanosizing technology, and then a compound with a different composition from the base layer is formed on its surface by means of chemical treatment.To realize the modern industrial application of this new surface strengthening technology, it is still necessary to clarify the strengthening mechanism and formation kinetics of surface nanosizing technology as well as the effect of process parameters, microstructure, structure and properties on the nanosizing behavior of the material. For different nanosizing technologies, the precise numerical models for nanosizing technologies need to be established and improved, and the surface self-nanosizing equipment suitable for industrial scale production needs to be developed. In the future, surface nanosizing technology will be combined with some existing surface treatment technologies (e.g. electroplating, vapor deposition, adhesion coating, spraying, chemical heat treatment, etc.) to prepare a complex phase surface layer with more excellent performance, which is expected to achieve a greater comprehensive performance improvement of the surface layer of metal materials.KEY WORDS: metal material; surface nanocrystallization; gradient nanostructures; nanocrystallization mechanism; surface properties金属材料在基建工程、航空航天中扮演着重要角色，随着当今科学技术的高速发展，传统金属材料的局限性日趋明显，开发一种综合性能优异的金属材料迫在眉睫。
纳米材料与纳米技术研究进展
纳米材料与纳米技术研究进展近年来，随着科学技术的不断进步，纳米材料与纳米技术已成为热门话题，各国科学家也在纳米技术研究方面投入了大量的精力。
本文将介绍一些目前纳米材料与纳米技术研究的进展。
一、纳米材料研究进展1.金属纳米粒子金属纳米粒子是目前应用最广泛的纳米材料之一。
它的独特性质在医学、光电和材料科学等方面得到了广泛的应用。
近年来，科学家们发现，通过控制金属纳米粒子的形状和尺寸，可以进一步改善其性质。
例如，长轴为50纳米的椭球形金属纳米粒子比球形金属纳米粒子具有更好的光学特性。
因此，在未来的应用中，控制纳米粒子形状和尺寸将成为一项重要的研究方向。
2.化学合成纳米材料化学合成纳米材料是基于化学反应合成的新型材料。
其制备方法简单，成本低廉。
同时，科学家们也发现，通过控制反应条件，可以控制纳米材料的形状和尺寸。
因此，化学合成纳米材料发展前景非常广阔。
3.碳基纳米材料碳基纳米材料是一类以碳为主要成分的纳米材料。
它的制备方法多样，包括碳纳米管、石墨烯和类石墨烯材料。
在纳米材料领域，碳基纳米材料具有许多独特的性质，例如高强度、高导电性和高导热性。
因此，碳基纳米材料的应用范围非常广泛，包括能源存储、生物医学和电子器件等领域。
二、纳米技术研究进展1.纳米电子学纳米电子学是以纳米技术为基础的电子学。
在这个领域，科学家们研究如何使用纳米器件来替代传统电子器件，从而提高计算机的运行速度和存储容量。
同时，纳米电子学还可以应用于生物传感器、纳米机械和量子计算等领域。
2.纳米材料在能源存储中的应用随着可再生能源的发展，能源存储技术已变得越来越重要。
纳米材料在能量存储和转换中起着重要作用。
例如，纳米结构的锂离子电池具有更高的能量密度和更长的寿命，因此成为了研究热点之一。
同时，科学家们也在探索使用纳米结构的太阳能电池、燃料电池和超级电容器等能源存储装置。
3.纳米药物学纳米药物学是利用纳米技术制备药物纳米粒子，从而提高药物在体内的分布和靶向性。
纳米金粒子制备及应用研究进展
纳米金粒子制备及应用研究进展纳米技术在21 世纪将发挥极为重要的作用,是未来纳米器件、微型机器、分子计算机制造的最可能的途径之一。
纳米材料学作为纳米技术的重要组成部分也将会受到更广泛的重视。
科学家们利用纳米颗粒作为结构和功能单元,可以组装具有特殊功能如特殊敏感性和光、电、化学性能的纳米器件。
金属纳米颗粒由于其在量子物理,信息存储,复合材料等方面的潜在应用而引起了人们的注意。
其中,金纳米粒子由于其优异的导电性能,良好的化学稳定性及其独特的光学、催化特性而吸引了更多的目光。
这主要是因为:金是一种惰性元素,其化学稳定性良好;金和硫元素之间可以形成一种非常稳定的键合作用,这有利于在其表面组装带有各种官能团的单分子层。
由于纳米金粒子这些特有的化学性能以及独特的光、电性能,自上世纪80 年代至今,化学界对纳米金粒子的应用及其功能化研究方兴未艾。
本文综述了近年来纳米金粒子的制备及应用研究进展。
纳米金粒子的制备方法一．化学还原法制备法超细金粉制备原理:将金化合物的适当溶液通过化学还原而得到单质金粉.1.抗坏血酸为还原剂生产超细金粉工艺①王水溶金将黄金用去离子水冲洗,在置于稀硝酸中煮洗5~10min后,适当加热以启动反应,当反应较为平缓后,可再加入少量王水,直至大部分尽快获金粉溶解.反映结束时应保证体系中有少量未反应的黄金存在,即在投料时必须保证黄金的过量.②浓缩,赶硝将溶金液倾入另一烧杯中，用水洗净未反应的金块或金粉，转入下一循环使用。
洗液并入溶金液。
加热并在此过程中滴加浓盐酸以赶尽氮氧化物，过滤，滤液转入旋转蒸发皿进行浓缩结晶，然后配成适当浓度的水溶液。
③还原将抗坏血酸配成饱和溶液，在不断搅拌下，将氯金酸溶液滴加到抗坏血酸溶液中，滴加完毕后继续搅拌1h，静置沉降。
④清洗、干燥和筛分将上层清液倾出，用水和乙醇以倾析法清洗金粉。
所得金粉置于真空干燥。
冷却后，将金粉过筛分级，得到不同粒度的球形金粉末。
2.Na3C6H5O7 柠檬酸钠为还原剂制得纳米金颗粒粒径在15-20nm 之间Na3C6H5O7 为还原剂时，柠檬酸钠与氯金酸的摩尔比为1.5：1 时最佳；采用HAuCl4 溶液加入到加热的Na3C6H5O7 与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合溶液Na3C6H5O7 溶液加入到室温的NaBH4 与PVP 混合溶液制得的纳米金溶胶的颗粒分散性好，粒径小且更均一。
促进微生物胞外电子转移的纳米材料研究进展
促进微生物胞外电子转移的纳米材料研究进展促进微生物胞外电子转移的纳米材料研究进展引言：微生物胞外电子转移是一种重要的生物过程，其中微生物通过与外部固体电极直接接触将电子从细胞内转移到胞外的过量电子受体上。
这种胞外电子转移过程在生物电化学领域具有广泛的应用前景，如可再生能源生产、环境修复和电子设备等方面。
为了提高微生物胞外电子转移的效率和稳定性，研究者们开始探索利用纳米材料作为介体来促进该过程。
本文将对促进微生物胞外电子转移的纳米材料研究进展进行综述。
一、金属纳米粒子金属纳米粒子是一种常见的纳米材料，具有广泛的应用潜力。
研究发现，金属纳米粒子可以作为电子传递介体促进微生物的胞外电子转移过程。
例如，银纳米粒子表面的活性位点能够与微生物细胞外的电子释放区域发生有益的相互作用，提高电子的传递效率。
同时，金属纳米粒子还可以提供良好的导电性和导电通道，进一步增强电子传递能力。
因此，在微生物燃料电池等领域，金属纳米粒子被广泛研究应用。
二、碳纳米管碳纳米管是一种具有特殊结构的纳米材料，有很高的导电性和导电通道。
由于其良好的电子传递特性，碳纳米管成为了促进微生物胞外电子转移的理想介体。
研究表明，碳纳米管可以作为电子传递桥梁，将微生物细胞内的电子转移到外部电极上，并加速电子传导速度。
此外，碳纳米管表面还可以与微生物细胞发生物理或化学相互作用，增强胞外电子转移效率。
因此，碳纳米管在微生物电化学研究中得到了广泛应用。
三、纳米铁纳米铁是一种具有高度反应活性的纳米材料，能够与微生物细胞外的电子供体发生直接反应。
研究者们发现，纳米铁可以与微生物的呼吸链相互作用，加速胞外电子转移过程。
此外，纳米铁还具有较大的比表面积，增加了电子传递的区域，提高了胞外电子转移效率。
因此，纳米铁在地下水污染修复等领域有较广泛的应用前景。
四、量子点量子点是一种具有特殊能带结构的纳米颗粒，具有优异的光学和电学性质。
研究发现，量子点可以提供额外的电子传输通路，有效促进微生物胞外电子转移。
医用纳米材料的研究及临床应用
医用纳米材料的研究及临床应用近年来，纳米技术发展日新月异，对各行业产生了广泛的影响，医疗领域也不例外。
医用纳米材料是一种新型的治疗手段，具有广泛的应用前景和重大的临床意义。
本文将探讨医用纳米材料的研究进展和在临床中的应用。
一、医用纳米材料的研究进展1. 金属纳米粒子金属纳米粒子是目前研究最为广泛的一类纳米材料，它们具有热稳定性、生物相容性等优点，能够被用于癌症治疗、药物输送等方面。
研究表明，金属纳米粒子能够吸收光线产生热效应，对肿瘤细胞进行热疗，是一种热疗剂的有力补充。
2. 纳米粒子药物输送系统纳米粒子药物输送系统是指纳米材料被用作药物的载体，将药物精准地输送至病灶，减小药物对人体其他部位的损伤。
纳米粒子药物输送系统因其药物释放稳定、药效强、不良反应低等优点被广泛应用于多种疾病的治疗。
3. 纳米仿生材料纳米仿生材料是指将仿生学的思想用于纳米技术中的研究，使材料的结构和功能与生命体的组织和生命功能更加相近。
纳米仿生材料在生物医学领域中的应用越来越广泛，如人工肝、心脏支架等，已经成为一种重要的治疗手段。
二、医用纳米材料的临床应用1. 癌症治疗纳米技术在癌症治疗中的应用已引起广泛重视。
纳米粒子能够对肿瘤细胞进行热疗，同时也能够被用作各种药物载体，用于癌症的化疗和药物释放，避免药物的不良反应。
近年来，纳米技术不断上升，已经在肝癌、乳腺癌、胃癌、直肠癌等多种癌症中得到了成功的应用。
2. 神经系统病的治疗纳米技术在神经系统疾病中的治疗方面也有较好的应用。
钛板生长对于骨折和局部缺陷的修复效果显著，仿生材料的设计使肝脏、心脏等脏器的疾病得到了解决。
此外，依靠纳米技术可以精确的治疗神经疾病，比如说可以通过输送载体将药物输送至受损的神经细胞内。
3. 人工器官的制造纳米技术在人工器官制造方面也有很好的应用。
金属纳米粒子、生物可降解纳米材料、选择性光转换纳米材料等，为组织工程提供了更完善的支撑。
纳米仿生材料等，为人工器官的制造带来了突破。
纳米金属功能材料研究进展
图 ６ 纳米 晶Ｃ 块体材 料 的低 温 比热容 ｕ
针 对 激 光 惯 性 约 束 聚 变 中 双 壳 层 点火 靶 靶 型 结构 需 求 ， 如 何 制 备 出适 合 需 求 的超 低 密 度 泡 沫
金 属 材 料 已成 为 该 领 域 的一 个 难 点 。 以聚 氨 酯 为 模 版 ，采 用 电化 学 沉 积 方 法 制 备 出低 密 度 高 孔 隙
▲ ４ ｊ３ Ｏ＠ 副 罗１ ｉ２ ８６ ａ． 研ｃ １ｏ ｎｍ ６ ｇ 江 究 — ｓ ｈ ２ 员 ４ ａ 山 ８ ｎ ｌ ｕ ２ ｏ
纳米 金属 功 能材 料研 究 进展
纳 米 金 属 材 料 是 一 类 重 要 的激 光 惯 性 约 束 聚 变 和 强 辐 射 源 靶 材 料 。通 过 靶 材 料 微 观 结 构 的 调 控 ，将 其 特 征 尺 寸 降低 到 纳 米 量 级 ， 已成 为 该研 究领 域 的一 种 新 型 研 究 手 段 。针 对 目前 Ｉ Ｆ 和 强 Ｃ 辐 射 源 物 理研 究 的 目标 和 需 求 ，本 单位 在 纳 米 金 属 功 能材 料 研 究 方 向 开 展 了一 些 研 究 工 作 ，取 得 了初 步 的研 究成 果 ，主 要 有 ：
以 自悬浮 定 向流 技 术 为基 础 ，研 发 出 ＮＭＰ —Ｉ型纳 米 金 属 粉 末 制 备装 置 ，其 外 形 图如 图 １ ，并
制 备 出纯 金属 、金 属 问化合 物等 相 关 纳 米 粉 末 ，其 Ｔ Ｍ 照 片 如 图 ２所 示 。 该 设备 能 够 实 现连 续 批 Ｅ 量 生 产 ，工 艺稳 定 ， 体 积 相 对 较 小 。纳 米 粉 末 纯 度 高 ，和 原材 料 一 致 。纳 米 粉 末 呈 近 球 形 ，松 装 密度 ２ ５ ％～ ％；纳 米 粉 末 粒 径 大 小 在 ３ ～ ０ ｍ 可 自 由调 节 ，粒径 分 布较 窄 ；纳 米粉 末 取样 可 在惰 ０ ２ ０ｎ
铂、钯基纳米材料的合成及催化性能研究进展
处于纳米尺度或由其作为基本单元构成的金属材料。
基于维数的不同，可将其大体划分为零维、一维、二维纳米材料。
纳米材料的形状丰富多样，可以为球形，也可以呈柱状。
基于原子分布特性的不同，可将其大体划分为结晶、非晶和准结晶；基于相结构的不同，可将其简单地分为两类：一类是单相，另一类则是多相。
目前，金属纳米材料的合成方法主要包括两种：一种是物理合成法，比如真空冷凝等，由于此方法需使用多种装置，并且操作繁琐、工作量大，使其在工业领域并未得到大力推广和积极应用。
另一种是化学方法，是从下到上，并控制纳米级材料的生长过程。
近年来，化学合成方法取得了长足进展，尤其是液相合成方法，变得越来越严谨完善，凭借着此类方法，人们已推出了各种不同的金属纳米材料。
目前，在工业领域，应用比较广泛的几种液相合成方法如下：(1)模板法。
模板法可大体分为两类：一类是硬模板法，另一类则是软模板法。
在现实中，很多材料都能够被用于制作模板，比如氧化铝、沸石、Te 纳米线、Ag 纳米线、等，它们比较易溶混合表面活性剂液晶或表面活性剂模板等。
通过模板法制备的纳米材料相对均匀，但是在后期往往要通过酸等相关物质溶蚀硬模板，由于此原因，此方法并未得到业内人士的认可和支持，其应用严重受限。
(2)溶剂热法。
当前，水热法应用比较广泛，溶剂热法也日益受到更多业内人士的关注和研究。
若将水热反应归类为溶剂热法，则更加可行。
此反应一般会选取特定的溶剂(比如水)对金属前体进行有效溶解。
若表中存在活性剂等物质，将随着溶液一并进入反应罐内，同时，在高温溶液的汽化压力作用下制成纳米材料。
概括来讲，此方法操作容易，将各种纳米材料全部1 催化反应人们使用催化反应的历史由来已久，但是催化的概念出现于1835年，其提出者为瑞典著名化学家贝采尼乌斯(Berzelius)。
在发生化学反应的过程中，原始分子的化学键会汲取大量的能力，产生新的化学键，在此过程中，会出现能量转移的情况。
催化反应过程中，加入此物质能够明显减少反应时消耗的能量，从而使得能垒明显减弱，促其更快速、更容易地发生反应。
纳米多孔金属材料的研究现状及主要制备方法
合金化法是目前生产纳米多孔金属材料的主要制备方法，随 着科技的发展，纳米多孔金属材料的制备方法将更加快捷方 便。
[1] 陆致龙 , 王蓉 , 柯俊 . 原始合金制备方法对 Raney Ni 催 化 剂 结 构 及 加氢活性的影响 [J]. 电子显微学报 ,1997,16(3):302-306.
[8] 徐彩霞 . 纳米多孔金属材料的设计 , 制备与催化性能研究 [D]. 山东大 学 ,2009.
[9] 张文彦 , 奚正平 , 方明 , 等 . 纳米孔结构金属多孔材料研究进展 . 稀有 金属材料与工程 ,2008, 37(7):1129-1133.
[10] 陈静 , 胡文成 , 杜凯 , 等 . 纳米多孔金属的制备方法研究进展 [J]. 材料 导报 : 纳米与新材料专辑 ,2010，24-27.
[5] 丁轶 . 纳米多孔金属 : 一 ,2011,46(10):121-133.
[6] 谭秀兰 , 唐永建 , 刘颖 , 等 . 去合金化制备纳米多孔金属材料的研究进 展 [J] 材料导报 ,2009, 23(3):68-71.
[7] F.U.Renner,A.Stierle,H.Dosch,D.M.Kolb,T.L.Lee,J.Zegenha gen,Initial corrosion observed on the atomic scale,Nature 439(2006)707—710.
通过去合金法制备的纳米多孔材料具有以下特点 ：① 孔径小，约 1000 纳米，通过控制合金的比例和合金的反应 时间，可以控制纳米尺寸。②高表面积、脱合金方法是一种 极其复杂的方法。无序的内连通孔结构非常大，在催化领域 具有广阔的应用前景。③高孔隙率合金中各组分的比例普
纳米多孔金属材料的制备与性能研究
纳米多孔金属材料的制备与性能研究随着科学技术的不断发展，纳米材料在各个领域展现出了巨大的潜力。
其中，纳米多孔金属材料作为一种重要的纳米材料，在催化、能源储存、传感器等领域具有广泛的应用前景。
本文将重点探讨纳米多孔金属材料的制备方法以及其在各个领域中的性能研究进展。
一、纳米多孔金属材料的制备方法1. 溶剂热法溶剂热法是一种常用的纳米多孔金属材料制备方法。
一般来说，该方法需要采用一种有机溶剂和金属盐进行加热反应。
在反应过程中，溶剂的热解释放出的气体会形成孔洞结构。
通过控制反应条件中溶剂的种类、浓度和反应温度等因素，可以得到不同孔径和孔壁的纳米多孔金属材料。
2. 模板法模板法是一种制备纳米多孔金属材料的常见方法。
该方法使用一种具有特殊结构的模板作为模板。
首先，将金属溶液浸渍在模板上，然后进行热处理，使金属溶液沉积在模板的孔洞内。
最后，通过模板的去除，纳米多孔金属材料得以制备。
模板法制备的纳米多孔金属材料具有高孔隙度和可控的孔径尺寸，适用于催化剂和储能材料的制备。
3. 电沉积法电沉积法是一种通过电化学反应在电极上制备纳米多孔金属材料的方法。
通常，该方法将金属盐溶液作为电解液，将电极作为阳极或阴极。
通过调节电化学反应条件，如电位、电流密度和反应时间等，可以控制纳米多孔金属材料的形貌和孔隙结构。
电沉积法制备的纳米多孔金属材料具有高比表面积和良好的电化学性能，在储能和传感器领域具有较大的应用潜力。
二、纳米多孔金属材料的性能研究1. 催化性能纳米多孔金属材料在催化领域中展现出了重要的应用价值。
首先，由于其高比表面积和多孔结构，纳米多孔金属材料具有较高的反应活性。
其次，纳米多孔金属材料具有可调控的孔径尺寸和孔隙结构，可以提供更多的活性位点，有利于催化反应的进行。
最后，纳米多孔金属材料还具有较好的传质能力和稳定性，能够提高催化反应的效率和持久性。
2. 能源储存性能在能源储存领域，纳米多孔金属材料也显示出了良好的性能。
微生物合成金属纳米粒子研究进展
谓的量子点（ｑｕ觚ｔ眦ｄｏｔＳ））也引起了很大的注意，例
如ＣｄＳ。压Ｓ和ＰｂＳ等。这些发光的量子点正作为生物检
测和细胞成像的新材料出现，这些新材料建立在半导体 量子点和生物识别分子连接的基础上ｆ５】。耐热醋酸棱状 芽孢杆菌（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ
ｍ瞰∞∞ｅｄｃ眦）在含有ＣｄＣｌ２
和半胱氨酸盐的生长培养基中在其表面生成Ｃｄｓ沉淀， 半胱氨酸极可能充当硫源。当产气克雷伯氏菌 （ⅪｅｂｓｉｅＵａ∞ｍｇｅｎｅｓ）在含Ｃｄ２＋的培养基中在其细胞
光滑假丝酵母
粟酒裂殖酵母ＭＸＹ３ＡｇＡｕ、Ａｇ ＣｄＳ
降硫细茵属 球拟酵母属
轮枝茵属
耐热醋酸棱状芽孢杆菌
２合成金属纳米粒子的细菌
早期的研究发现枯草芽孢杆菌１６８（Ｂ∞ｉｌｌｕｓ
ｓｕｂｄｈｓ
可以在矿石生产中回收银。分离自银矿的抗银菌株施氏
假单胞菌ＡＧ２５９（Ｐｓｅｕｄ咖ｏｎａｓ ｓｔｕｔｚｃｒｉ ＡＧ２５９）在胞内
的一些离子的长期安全存储基质，特别是高锝酸盐离子 仃ｃ０卜）嘲。 磁铁矿是细菌铁还原的一个常见产物，它能作为地 质背景中生物活性的电位天然指示剂。嗜热发酵细菌株 能在其细胞外具有八面体形的单域小磁粒子（＜１２ｎｍ）
３合成金属纳米粒子的酵母
长期以来，酵母被公认是合成半导体的主要真核细 胞。光滑假丝酵母置于含Ｃｄ２＋的培养基中在胞内形成 ＣｄＳ量子点，在Ｃｄ存在下，植物络合素的合成被激活， 植物络合素的结构含有Ｙ．谷氨酰半胱氨酸对的重复序 列，其多肽的一般形式为（Ｙ．Ｇｌｕ．ｃｙｓ加Ｇｌｙ，ｎ的范围为 ２～６，ＰＣ结合Ｃｄ离子形成Ｃｄ—ＰＣ复合物，并被运输到液 泡中，然后，该复合物被降解并形成纳米粒子。球拟酵 母属遇见Ｐｂ２＋时能在胞内合成ＰｂＳ纳米晶体，该晶体可 通过冻融法从细胞中提取出来，其在３３０ｎ胁有最大吸收
纳米材料在催化剂中的应用研究进展
纳米材料在催化剂中的应用研究进展随着化学和材料科学的不断发展，纳米材料作为一种新型材料，正逐渐被广泛应用于各个领域，其中催化剂领域是其重要应用之一。
纳米材料具有高比表面积、优异的化学和物理性质，这使它们成为催化剂领域的很好选择。
本文将介绍纳米材料在催化剂中的应用研究进展。
一、纳米材料在催化剂中的优势纳米材料作为一种新型材料，具有很多优势。
首先，它们具有高比表面积，这是由于其较小的尺寸和高表面积-体积比率导致的。
这种高比表面积使纳米材料能够提供更多的活性位点，这是催化反应所需要的。
其次，纳米材料具有优异的物理和化学性质。
这些性质可以被控制和调控，以实现所需的催化反应。
此外，纳米材料还可通过控制粒子大小、形态和晶体结构等参数，实现催化反应选择性和反应速率调控等目的。
二、纳米材料在不同催化剂领域的应用1.金属纳米材料在催化剂领域的应用金属纳米材料具有高比表面积和独特的电子性质，从而成为催化剂领域的研究热点之一。
例如，纳米铜、纳米铁等金属材料在催化反应中都具有优异的催化性能。
纳米铜在醇类氧化反应中表现出高催化活性和选择性。
纳米铁在有机污染物再生中也有广泛的应用。
此外，金属纳米材料还可制备成对氢和氧的催化剂来用于燃料电池等领域。
2.纳米氧化物应用于催化剂领域纳米氧化物具有高比表面积和特殊的表面活性位点，可用于氧化反应、酯化反应等催化反应。
例如，二氧化钛、氧化锌、氧化铝等氧化物催化剂都有着广泛的应用。
其中，二氧化钛纳米材料在污染物的催化降解、环境净化等领域的研究也得到了广泛关注。
3.法国叔叔纳米材料在催化剂领域的应用法国叔叔纳米材料由于高比表面积、强大蓄电能力和天然的催化性能等优势，可以用于电催化剂和能源转换等应用。
如，有研究表明，法国叔叔纳米线可以优化锂离子电池的储能性能，并通过制备铂包覆的法国叔叔纳米线来制备白金基的电催化剂，用于燃料电池的氧还原反应。
三、纳米材料在催化剂领域的未来发展随着催化科学和技术的不断发展，在催化剂领域中，纳米材料将受到更广泛的应用。
静电纺丝法制备金属纳米材料的研究
静电纺丝法制备金属纳米材料的研究静电纺丝法是一种制备纳米材料的技术，通过将高压电场应用于高分子液体来制备纤维和纳米颗粒，该技术已被成功地应用于制备金属纳米材料。
本文将详细介绍静电纺丝法制备金属纳米材料的研究进展、方法和应用。
研究进展近年来，金属纳米材料已成为纳米技术中最活跃的领域之一。
静电纺丝法制备金属纳米材料是一种重要的方法，可以得到高纯度、高质量和高控制度的金属纳米材料。
例如，Lu等人利用静电纺丝法成功制备了Cu、Ag、Au、Pt等多种金属纳米粒子，粒径范围从几十到几百纳米，形状可以是球形、棒形或星形等。
方法静电纺丝法是一种简单、快速、易于控制的技术，可以利用低成本的设备制备高质量的金属纳米材料。
该方法主要包括两个步骤：溶液制备和纺丝过程。
首先，选择合适的金属盐溶液，并将其与高分子溶液混合。
然后，通过静电纺丝装置在极性电极之间施加高电压，形成锥形液滴并进行拉伸，最终形成纳米颗粒。
纺丝过程可以通过改变静电纺丝装置的参数进行调节，例如电压、距离和喷射速率等。
应用利用静电纺丝法制备的金属纳米材料具有许多应用前景，例如电子材料、生物传感器、催化剂和表面增强拉曼光谱等。
其中，金属纳米粒子作为表面增强拉曼光谱(SERS)的基本成分，已被广泛应用于化学、生物医学、环境和食品等领域中的分析和检测。
此外，金属纳米粒子还具有许多其他应用，比如制备导电材料、催化有机反应、制备基于纳米光学的光学器件等。
总结静电纺丝法是制备金属纳米材料的重要方法之一，具有高效、低成本和高质量的优点。
已有许多研究表明该方法可以用于制备多种类型的金属纳米材料，并在许多领域中取得了广泛的应用。
相信随着研究的不断发展，静电纺丝法制备金属纳米材料的研究将会取得更大的进展和应用。
纳米金属材料发展
纳米金属材料可用于制造生物相容性材料 ，如生物支架和药物载体等，为生物医学 领域提供了新的发展方向。
02
纳米金属材料的研究进展
纳米金属材料的物理性能
01
02
03
表面效应
纳米金属材料的表面原子 数增多，导致表面能增加 ，对材料的物理性能产生 显著影响。
小尺寸效应
纳米金属材料的小尺寸效 应导致材料具有高熔点、 高强度、高韧性和良好的 导电性能。
01
随着计算能力的提升，通过计算设计具有优异性能的
纳米金属材料将成为可能。
绿色合成
02 发展绿色、可持续的纳米金属材料合成方法将有助于
推动纳米金属材料的应用。
多学科交叉
03
纳米金属材料的发展将促进多学科交叉，包括物理、
化学、生物学、医学、环境科学等。
04
纳米金属材料的挑战与机 遇
纳米金属材料的稳定性与安全性问题
纳米金属材料产业发展趋势
未来，纳米金属材料产业将朝着多元化、智能化、绿色化方向发展。其中，多元化是指纳米金属材料 的应用领域将不断扩大；智能化是指纳米金属材料的制备和应用将更加智能化；绿色化是指纳米金属 材料的制备和应用将更加环保。
纳米金属材料的政策建议与对策
加强政策引导
政府应加强对纳米金属材料研究 的政策引导，加大对纳米金属材 料产业的扶持力度，推动纳米金 属材料产业的发展。
量子尺寸效应
对于纳米金属材料，量子 尺寸效应导致材料的能级 间隔增大，对材料的物理 性能产生影响。
纳米金属材料的化学性能
高的化学活性
纳米金属材料具有高的化 学活性，能够作为催化剂 和催化剂载体使用。
易氧化
纳米金属材料易于氧化， 需要采取保护措施以防止 氧化。
金属氧化物半导体纳米气敏材料研究进展
金属氧化物半导体纳米气敏材料研究进展近年来，金属氧化物半导体纳米气敏材料的研究受到了广泛关注。
金属氧化物半导体具有许多优点，如良好的化学稳定性、可调控的电子结构和高表面积等，使其成为理想的气敏材料。
本文将综述金属氧化物半导体纳米气敏材料的研究进展。
首先，金属氧化物半导体纳米气敏材料的合成方法包括溶剂热法、水热法、燃烧法、热分解法等。
这些方法能够制备出具有不同形貌和尺寸的纳米材料。
此外，还可以通过控制合成条件来调控金属氧化物半导体纳米材料的晶相组成和结构性能。
其次，金属氧化物半导体纳米气敏材料的气敏性能的研究也取得了显著进展。
金属氧化物半导体纳米材料对不同气体的敏感性和选择性都具有很高的潜力。
例如，二氧化钛纳米材料在氧化杂环境下对一氧化碳等还原性气体具有高灵敏度。
氧化锌纳米材料在硫化氢等硫化气体环境下表现出很好的选择性和稳定性。
此外，利用复合材料的特性可以进一步提高金属氧化物半导体纳米气敏材料的灵敏度和选择性。
第三，金属氧化物半导体纳米气敏材料的机理研究也是研究的重点之一、目前，主要的机理包括电子传导机制、表面离子化机制、化学吸附机制等。
通过研究这些机理，可以深入了解金属氧化物半导体纳米材料的气敏性能，并进一步优化材料的性能。
此外，金属氧化物半导体纳米气敏材料在传感领域的应用也得到了广泛关注。
这些材料可以应用于环境监测、食品安全、医疗诊断等领域。
此外，金属氧化物半导体纳米材料还可以与其他功能材料结合，构建复合材料，以实现更高的灵敏度和选择性。
综上所述，金属氧化物半导体纳米气敏材料作为一种新型的气敏材料，具有很高的应用前景。
未来的研究可以进一步深入研究金属氧化物半导体纳米材料的合成方法、气敏性能和机理，以及其在传感领域的应用。
通过不断地改进和优化，金属氧化物半导体纳米气敏材料有望在环境保护和生命科学领域发挥重要作用。
金属氧化物纳米材料的制备新进展
金属氧化物纳米材料的制备新进展金属氧化物纳米材料制备是纳米科学和纳米技术领域的重要研究方向之一。
随着科学技术的不断发展，研究人员不断提出新的制备方法和技术，取得了一系列新的研究进展。
本文将介绍一些金属氧化物纳米材料制备的新进展。
一、溶液法制备：溶液法是制备金属氧化物纳米材料最常用的方法。
近年来，研究人员在溶液法制备金属氧化物纳米材料方面做了很多创新工作。
例如，研究人员借助微乳液技术，成功制备了一系列具有不同形貌和性能的金属氧化物纳米材料。
此外，研究人员还提出了一种新的溶液法，即借助超声波剥离法，将金属离子从金属片中剥离出来形成纳米颗粒。
这种方法不仅制备简单、成本低，而且可以得到纯度高、分散性好的金属氧化物纳米材料。
二、气相沉积法制备：气相沉积法是制备金属氧化物纳米材料常用的方法之一。
近年来，研究人员在气相沉积法制备金属氧化物纳米材料方面做了很多创新工作。
例如，研究人员借助等离子体共振技术，成功制备了一系列具有良好分散性和稳定性的金属氧化物纳米材料。
此外，研究人员还提出了一种新的气相沉积法，即借助超声波雾化法，在低温下制备金属氧化物纳米粒子。
这种方法不仅制备简单、成本低，而且可以得到纯度高、粒径分布窄的金属氧化物纳米材料。
三、溶胶-凝胶法制备：溶胶-凝胶法是制备金属氧化物纳米材料的一种重要方法。
近年来，研究人员在溶胶-凝胶法制备金属氧化物纳米材料方面做了很多创新工作。
例如，研究人员借助模板法，成功制备了具有长通道和大孔结构的金属氧化物纳米材料。
此外，研究人员还提出了一种新的溶胶-凝胶法，即借助微流体技术，在微尺度上控制金属氧化物纳米材料的形貌和尺寸。
这种方法不仅制备简单、成本低，而且可以得到高比表面积和良好分散性的金属氧化物纳米材料。
四、微乳液法制备：微乳液法是制备金属氧化物纳米材料的一种新方法。
近年来，研究人员在微乳液法制备金属氧化物纳米材料方面做了很多创新工作。
例如，研究人员借助乳化剂和辅助剂，成功制备了具有不同形貌和性能的金属氧化物纳米材料。
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高等物理化学学生姓名：聂荣健学号：……………..学院：化工学院专业：应用化学指导教师：………….金属氧化物纳米材料研究进展应用化学专业聂荣健学号：……指导老师：……摘要:综述了近年来金属氧化物纳米材料水热合成方法的研究进展，简要阐述了金属氧化物纳米材料的应用，对其今后的研究发展方向进行了展望。
关键词: 纳米材料水热合成金属氧化物Research progress of metal oxide nanomaterialsName Rongjian NieAbstract: This article reviews the recent progress in hydrothermal synthesis of metal oxide nanomaterials. The application progress of metal oxide nanomaterials is briefly describrd．The future research directions are prospected.Keywords: nanomaterials; hydrothermal; metal oxides;引言纳米材料是纳米科学中的一个重要的研究发展方向，近年来已在许多科学领域引起了广泛的重视，成为材料科学研究的热点。
作为纳米材料的一个方面，金属氧化物纳米材料在现代工业、国防和高技术发展中充当着重要的角色。
1.纳米材料简介1.1 纳米材料概述纳米是长度的度量单位，1纳米=10-9米，1纳米大约为10个氢原子并排起来的长度，仅仅相当于一根头发丝直径的0.1%。
纳米材料则是在纳米量级（lnm-100nm)内调控物质结构所制成的具有特殊功能的新材料，其三维尺寸中至少有一维小于100nm，且性质不同于一般的块体材料。
纳米材料是指在三维尺度上至少存在一维处于纳米量级或者由它们作为基本单元所构成的材料，一般将纳米材料分为零维、一维以及二维纳米材料:(1)零维纳米材料，是指在空间三维尺度上都处于纳米量级的纳米材料，如纳米球，纳米颗粒等；(2)一维纳米材料，是指在空间三维尺度上只有两维处于纳米量级，而第三维处于宏观量级的纳米材料，比如纳米棒、纳米管、纳米线/丝等；(3)二维纳米材料，是指在空间三维尺度上只有一维处于纳米量级，而其他两维处于宏观量级的纳米材料，比如纳米片，纳米薄膜等。
1.2纳米粒子基本效应的研究纳米粒子是尺寸为1-100nm的超细粒子。
纳米粒子的表面原子与总原子数之比随着粒径的减小而急剧增大，显示出强烈的体积效应(即小尺寸效应)、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应。
1.2.1 量子尺寸效应[1]当粒子尺寸达到纳米量级时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为分立能级的现象称为量子尺寸效应。
能带理论表明:金属纳米粒子所包含的原子数有限，能级间距发生分裂。
当此能级间隔大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能量或超导态的凝聚能时，纳米粒子的磁、光、声、热、电及超导电性与宏观物体有显著的不同。
1.2.2 体积效应[2]由于粒子尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为体积效应。
当纳米粒子的尺寸与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；非晶态纳米粒子的表面层附近原子密度减小，导致声、光、电、磁、热力学等特性呈现新的体积效应。
例如：磁有序态向磁无序态、超导相向正常相的转变；光吸收显著增加；声子谱发生改变；强磁性纳米粒子(Fe-Co合金，氧化铁等)尺寸为单磁畴临界尺寸时具有很高的矫顽力；纳米粒子的熔点远远低于块状金属；等离子体共振频率随颗粒尺寸改变[3]。
1.2.3 表面效应[4]表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着粒径减小而急剧增大后引起的性质上改变。
随着粒径减小，表面原子数迅速增加，粒子的表面张力和表面能增加。
原子配位不足以及高的表面能使原子表面有很高的化学活性，极不稳定，很容易与其他原子结合，这就是活性的原因。
表面原子的活性引起了纳米粒子表面输运和构型的变化，也引起了表面原子自旋构象和电子能谱的变化。
例如:化学惰性的Pt制成纳米微粒Pt后成为活性极好的催化剂。
1.2.4 宏观量子隧道效应[5]微观粒子具有穿越势垒的能力称为隧道效应。
人们发现一些宏观量，例如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量也具有隧道效应，称为宏观量子隧道效应。
量子隧道效应是未来微电子器件的基础，它确定了现存微电子器件进一步微型化的极限。
2 金属氧化物纳米材料的表征[6]2.1 XRDX 射线衍射是分析固体物质结构的重要工具，它依据 X 射线在晶体中的衍射遵守布拉格定律，对试样的相组成，晶格常数，结晶度和颗粒尺寸进行分析。
其基本原理是用波长λ的X射线照射到试样上，在不同角度出现一系列不同强度的衍射峰，通过分析峰的位置，强度和形状即可获知晶体结构特性。
2.2 SEM扫描电子显微镜是研究材料微观形貌的有力工具，广泛应用于材料，化学，医学等相关领域中。
其基本原理是聚焦在试样上的电子束在一定范围内作栅状扫描运动，在试样表层产生背散射电子、二次电子、可见荧光、X 射线等，通过探测这些信号，可获知试样的微观组织、形貌、均匀性、颗粒大小及表面形态等信息。
同时，还可以通过配套的 X 射线能谱仪（EDS）对材料的元素组成及分布进行定性和半定量分析。
2.3 TEMTEM 透射电子显微镜是一种高分辨率、高放大倍数的显微镜，通常可用于观察微小样品的形貌及内部结构，是一种准确、可靠、直观的测定分析方法。
其基本原理是把加速和聚焦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，得到透射电子作为信号的实像。
经放大后可在观察屏上投射出所测试样的像，从而对试样的微观结构，形貌和组织特点进行分析。
2.4 FTIR红外光谱与分子的结构密切相关，是表征分子结构的一种重要手段。
其基本原理是将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，分子中某些基团的振动频率或转动频率和一定波长的红外射线的频率一样时，伴随能量的吸收，分子就由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，这一过程中即伴随着分子的红外吸收光谱的产生。
把试样的红外光谱与标准光谱进行比对即可快速判定试样成分2.5 BET即测量在一定压力下，气体在固体表面的吸附特性，并以著名的 BET 理论为基础，利用理论模型等效求出待测样品的比表面积及孔径分布。
BET 被广泛应用于颗粒表面吸附性能研究及相关检测数据的处理。
2.6 TG热分析是利用热力学参数或物理参数随温度变化进行分析的方法，它能快速测定物质的晶型转变、吸附、升华、熔融、脱水等相变。
常用的技术包括差热分析，热重分析。
3金属氧化物纳米材料制备研究进展尽管纳米材料的研究年限还不长，但目前为止，己有多种方法用于金属氧化物纳米材料的制备研究[7, 8]。
按不同分类标准，有不同的方法[9]。
如:按制备方法一一可分为物理和化学方法；按反应原料的物态一一可分为固相，气相和液相法等。
此外，常见方法还有溶胶凝胶法，共沉淀法，溶剂热法，燃烧法，模板法，化学气相沉积，前驱体等等[10]。
其中，溶剂法，又称水热法，指以溶液为反应环境，运用各种方法使溶质发生反应，生成沉淀的一种方法。
它是目前纳米材料制备的一个研究热点。
相比其它方法，水热法具有以下优势[11]:①广泛的适用性:可以合成不同维度，不同尺寸的纳米材料；②实验操作简单，对实验室要求不高，产物形貌结构多样，分散性好，结晶度良好，产率较高；③可在较大范围内进行参数调节，如反应的温度，反应时间，溶液浓度，加温速率，溶液PH调节等，达到对纳米晶体材料的可控生长；④反应可以选择在敞开或密闭容器中进行，即根据实际需要选择反应气氛，达到某些亚稳态纳米材料的制备。
近年来，水热法合成金属纳米氧化物得到长足的发展，本文着重介绍了Fe，Co，Mn，Zn等金属氧化物纳米材料的水热制备方法研究进展，并简述了基于金属氧化物纳米材料的应用进展。
3.1 水溶剂水热法水溶剂水热法是最经典也是最早出现的水热法，典型的反应溶剂是碱性水溶液。
如Kang等［12］也利用类似方法制备了纳米多孔氧化钴纳米线(如图1)。
董玉明等［13］在搅拌条件下将13mL浓盐酸滴入 70 mL0.056 mol/L 的高锰酸钾水溶液中，滴加完毕后继续搅拌20 min，然后转入高压反应釜中于140℃水热反应12h，自然冷却至室温，干燥后获得二氧化锰纳米管。
Zhou 等［14］将适量的 VOSO4·xH2O和KMnO4溶解后，用硝酸调至pH1.0-2.0，高压釜160℃反应24h，生成了大量直径30-50 nm、长几百μm的超长V2O5纳米线。
图1纳米多孔氧化钴纳米线的扫描电镜图［12］水溶剂水热法作为最经典的方法，已被广泛应用，但其反应周期长，一般需要4～12h，甚至24h，这种明显缺点成为制约水热法发展的一大因素[15]。
3.2 有机溶剂水热法研究者们在水溶剂水热法的基础上发展出有机溶剂水热法，在水溶液中添加有机溶剂，用于合成在水溶液中易于水解氧化而无法生成的材料［16］。
如Wu等［17］通过乙酰丙酮铁和水合肼水热合成了不同粒径的 Fe3O4纳米颗粒，通过改变水合肼浓度合成出不同粒径大小的 Fe3O4纳米颗粒。
Zhang等［18］以九水硝酸铁为原料，水、乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、氨水为反应溶剂，混合物在反应釜中200℃加热18h，合成出α-Fe2O3立方体纳米粒子。
有机溶剂水热法不仅仅局限于反应溶剂，如Tarlani 等［19］使用溶剂水热法合成了纳米氧化锌，将醋酸锌溶于乙醇－水溶液(1∶1)，分别添加不同比例的L-赖氨酸(图 2a)、L-半胱氨酸(图 2b)和L-精氨酸(图 2c)，以脲或草酸作为 pH 值调节剂，通过控制调节剂的添加量和反应方式(高压或煅烧)，合成出六角棒、立方体状、粒状、片状等不同形状的纳米结构。
在有机溶剂水热法中，用有机溶剂作反应介质，能够利用非水介质的一些特性(如极性或非极性、配位性能、热稳定性等)完成许多在水溶液条件下无法进行的反应。
但存在多数有机溶剂有毒、易对人体造成危害的弊端。
图2不同形态下ZnO纳米材料的SEM 图［19］3.3 超声辅助水热法超声辅助水热法利用超声波能量使溶质蒸气扩散进入气泡从而使气泡体积增加，当气泡大小达到其最大值时气泡发生塌陷，产生高温( ＞5 000 K)和高压(1800 atm)，这些极端条件可驱动各种化学反应合成纳米级材料［20］。
通过不同的超声方式，可获得不同类型的纳米粒子。
如Sharifalhoseini 等［21］采用两种不同的超声辅助水热法，一种方法是将前驱物Zn(OH)2-4转至65℃恒温水浴槽中，用超声发生器直接对溶液进行超声处理；另一种方法则用超声水浴机对前驱物进行超声处理。