纳米材料的制备、表征及其应用ppt课件
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纳米材料的制备与应用课件
Ag的纳米微粒具有五边形十面体形状。 纳米材料的制备与应用课件
纳米材料的制备与应用课件
纳米材料的制备与应用课件
2. 纳米微粒的物理特性
纳米微粒具有大的比表面积，表 面原子数、表面能和表面张力随粒径 的下降急剧增加，小尺寸效应，表面 效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道 效应等导致纳米微粒的热、磁、光、 敏感特性和表面稳定性等不同于常规 粒子，这就使得它具有广阔的应用前 景。
2.4 表面活性和敏感特性
纳米微粒具有高的表面活性。金属纳米微 粒粒径小于5nm时，使催化性和反应的选 择性呈特异行为。 例如，用Si作载体的Ni纳米微粒作催化剂 时，当粒径小于5nm时，不仅表面活性好， 使催化效应明显，而且对丙醛的氢化反应 中反应选择性急剧上升，即使丙醛到正丙 醛氢化反应优先进行，而使脱羰引起的副 反应受到抑制。
纳米材料的制备与应用课件
美国国家纳米计划2000年和2001 年的部门预算
2000 年预算 2001 年预算 增长率
国家科学基金会 0.97 亿$ 2.17 亿$ 124%
国防部
0.70 亿$ 1.10 亿$ 57%
能源部
0.58 亿$ 0.94 亿$ 66%
航天航空
0.05 亿$ 0.20 亿$ 300%
纳米材料的制备与应用课件
1990年4月IBM 公司的 科学家用35个 氙原子排列 成“IBM”字样, 开创了人类 操纵单个原子 的先河.
纳米材料的制备与应用课件
（3）纳米生物方面：纳米科技可使基因 工程变得更加可控，人们可根据自己的 需要，制造出多种多样的生物“产品”。 （4）纳米微机械和机器人方面：可以利 用纳米微电子学控制形成尺寸比人体红 血球小的纳米机器人，直接打通脑血栓， 清出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。药物也可制 成纳米尺寸，直接注射到病灶部位，提 高医疗效果，减少副作用。
纳米材料的制备与应用课件
纳米材料的制备与应用课件
2. 纳米微粒的物理特性
纳米微粒具有大的比表面积，表 面原子数、表面能和表面张力随粒径 的下降急剧增加，小尺寸效应，表面 效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道 效应等导致纳米微粒的热、磁、光、 敏感特性和表面稳定性等不同于常规 粒子，这就使得它具有广阔的应用前 景。
2.4 表面活性和敏感特性
纳米微粒具有高的表面活性。金属纳米微 粒粒径小于5nm时，使催化性和反应的选 择性呈特异行为。 例如，用Si作载体的Ni纳米微粒作催化剂 时，当粒径小于5nm时，不仅表面活性好， 使催化效应明显，而且对丙醛的氢化反应 中反应选择性急剧上升，即使丙醛到正丙 醛氢化反应优先进行，而使脱羰引起的副 反应受到抑制。
纳米材料的制备与应用课件
美国国家纳米计划2000年和2001 年的部门预算
2000 年预算 2001 年预算 增长率
国家科学基金会 0.97 亿$ 2.17 亿$ 124%
国防部
0.70 亿$ 1.10 亿$ 57%
能源部
0.58 亿$ 0.94 亿$ 66%
航天航空
0.05 亿$ 0.20 亿$ 300%
纳米材料的制备与应用课件
1990年4月IBM 公司的 科学家用35个 氙原子排列 成“IBM”字样, 开创了人类 操纵单个原子 的先河.
纳米材料的制备与应用课件
（3）纳米生物方面：纳米科技可使基因 工程变得更加可控，人们可根据自己的 需要，制造出多种多样的生物“产品”。 （4）纳米微机械和机器人方面：可以利 用纳米微电子学控制形成尺寸比人体红 血球小的纳米机器人，直接打通脑血栓， 清出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。药物也可制 成纳米尺寸，直接注射到病灶部位，提 高医疗效果，减少副作用。
纳米材料的测试与表征ppt课件
AFM的像
三、纳米资料的构造分析
• 不仅纳米资料的成份和形貌对其性能有重 要影响，纳米资料的物相构造和晶体构造 对资料的性能也有着重要的作用。
• 目前，常用的物相分析方法有X射线衍射分 析、激光拉曼分析以及微区电子衍射分析。
X射线衍射构造分析
• XRD 物相分析是基于多晶样品对X射线的衍射效应，对样 品中各组分的存在形状进展分析。测定结晶情况，晶相， 晶体构造及成键形状等等。 可以确定各种晶态组分的构 造和含量
纳米资料成份分析种类
光谱分析 主要包括火焰和电热原子吸收光谱AAS， 电感耦合等离 子体原子发射光谱ICP-OES， X-射线荧光光谱XFS 和X射线衍射光谱分析法XRD；
质谱分析 主要包括电感耦合等离子体质谱ICP-MS 和飞行时间二次 离子质谱法TOF-SIMS
能谱分析 主要包括X 射线光电子能谱XPS 和俄歇电子能谱法AES
光散射法粒度分析
• 丈量范围广,如今最先进的激光光散射粒度 测试仪可以丈量1nm～3000μｍ,根本满足 了超细粉体技术的要求
• 测定速度快,自动化程度高,操作简单，普通 只需1～1.5min
• 丈量准确,重现性好 • 可以获得粒度分布
激光相关光谱粒度分析法
• 经过光子相关光谱〔PCS〕法，可以丈量粒子的 迁移速率。而液体中的纳米颗粒以布朗运动为主， 其运动速度取决于粒径，温度和粘度等要素。在 恒定的温度和粘度条件下，经过光子相关光谱 〔PCS〕法测定颗粒的迁移速率就可以获得相应 的颗粒粒度分布
• 几个纳米到几十微米的薄膜厚度测定
外表与微区成份分析
• X射线光电子能谱 • 俄歇电子能谱 • 二次离子质谱 • 电子探针分析方法 • 电镜的能谱分析 • 电镜的电子能量损失谱分析
纳米材料ppt课件
02
纳米材料的制备方法
物理法
机械研磨法
通过高能球磨或振动磨的方式， 将大块材料破碎成纳米级尺寸。 这种方法简单易行，但制备的纳
米材料纯度较低。
激光脉冲法
利用高能激光脉冲在极短时间内 将材料加热至熔化或气化，然后 迅速冷却形成纳米颗粒。该方法 制备的纳米材料粒径小且均匀，
但设备成本高昂。
电子束蒸发法
磁损耗
在交变磁场中，纳米材料的磁损耗远高于宏观材料，这与其界面和 表面效应有关。
磁电阻效应
某些纳米材料表现出显著的磁电阻效应，如巨磁电阻和自旋阀效应 。这些效应可用于磁电阻传感器和磁随机存储器等领域。
04
纳米材料的应用实例
纳米材料在能源领域的应用
太阳能电池
利用纳米结构提高光电转 换效率，降低成本。
纳米材料的环保问题
纳米材料在环境中的持久性
一些纳米材料可能在环境中长时间存在，不易降解，可能造成长期的环境污染。
纳米材料的环境释放途径
生产和使用纳米材料过程中，可能通过废水、废气等途径将纳米颗粒释放到环境中。
纳米材料对生态系统的潜在影响
纳米材料可能通过食物链进入生物体，影响生物的生理功能和生态平衡。
解决纳米材料安全与环保问题的策略与建议
加强纳米材料的环境和健康影响 研究
深入研究纳米材料的环境行为和健康影响 ，为制定有效的管理措施提供科学依据。
制定严格的法规和标准
制定针对纳米材料的生产和使用的法规和 标准，限制其对环境和健康的潜在风险。
发展绿色合成方法和应用技术
提高公众意识和参与度
开发环保友好的纳米材料合成方法和应用 技术，减少纳米材料的环境释放。
生物合成法
利用微生物（如细菌）合成有机或无机纳米材料。该方法制 备的纳米材料具有生物相容性和生物活性，在生物医学领域 有广泛应用前景。
纳米材料的制备与应用.ppt
最引人注目的是“分子极限操纵的研究与开发” 十年计划（1991-2001），耗资250亿日元，其中1.67 亿美元用于开发微机器人。
欧盟：
欧盟也制定了相应的纳米科技竞争计划，主 要有“欧洲联合幻影计划”，“微电子先进 研究计划”（1996-1999），“纳米技术信 息器件”（1999-2003）计划，EURIMUS计 划（1998-2002），英国的“纳米科技联系 计划”，德国教育与科技部的“纳米科技重 点计划”，法国的“国家微科学技术计划” （1993-2000），以及荷兰、丹麦等国相继 提出了有关纳米科技研究的计划。
美国总统克林顿在2000年1月21日提出“国 家纳米技术计划(NNI)”：2000年投资2.7亿 美元，2001年投资4.95亿美元。
美国国家纳米计划2000年和2001 年的部门预算
2000 年预算 2001 年预算 增长率
国家科学基金会 0.97 亿$ 2.17 亿$ 124%
国防部
0.70 亿$ 1.10 亿$ 57%
1990年4月IBM 公司的 科学家用35个 氙原子排列 成“IBM”字样, 开创了人类
操纵单个原子 的先河.
（3）纳米生物方面：纳米科技可使基因 工程变得更加可控，人们可根据自己的 需要，制造出多种多样的生物“产品”。 （4）纳米微机械和机器人方面：可以利 用纳米微电子学控制形成尺寸比人体红 血球小的纳米机器人，直接打通脑血栓， 清出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。药物也可制 成纳米尺寸，直接注射到病灶部位，提 高医疗效果，减少副作用。
人工制备纳米材料的历史至少 可以追溯到1000多年前：
中国古代用燃烧蜡烛来收集碳黑作 为墨的原料以及用于着色的染料就 是最早的纳米材料。
欧盟：
欧盟也制定了相应的纳米科技竞争计划，主 要有“欧洲联合幻影计划”，“微电子先进 研究计划”（1996-1999），“纳米技术信 息器件”（1999-2003）计划，EURIMUS计 划（1998-2002），英国的“纳米科技联系 计划”，德国教育与科技部的“纳米科技重 点计划”，法国的“国家微科学技术计划” （1993-2000），以及荷兰、丹麦等国相继 提出了有关纳米科技研究的计划。
美国总统克林顿在2000年1月21日提出“国 家纳米技术计划(NNI)”：2000年投资2.7亿 美元，2001年投资4.95亿美元。
美国国家纳米计划2000年和2001 年的部门预算
2000 年预算 2001 年预算 增长率
国家科学基金会 0.97 亿$ 2.17 亿$ 124%
国防部
0.70 亿$ 1.10 亿$ 57%
1990年4月IBM 公司的 科学家用35个 氙原子排列 成“IBM”字样, 开创了人类
操纵单个原子 的先河.
（3）纳米生物方面：纳米科技可使基因 工程变得更加可控，人们可根据自己的 需要，制造出多种多样的生物“产品”。 （4）纳米微机械和机器人方面：可以利 用纳米微电子学控制形成尺寸比人体红 血球小的纳米机器人，直接打通脑血栓， 清出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。药物也可制 成纳米尺寸，直接注射到病灶部位，提 高医疗效果，减少副作用。
人工制备纳米材料的历史至少 可以追溯到1000多年前：
中国古代用燃烧蜡烛来收集碳黑作 为墨的原料以及用于着色的染料就 是最早的纳米材料。
纳米材料及其应用PPT课件
2000s
纳米材料在各个领域得到广泛应用，成为研 究热点。
1990s
纳米技术迅速发展，出现多种制备方法。
2010s至今
纳米技术不断创新，应用领域不断拓展。
02
纳米材料的制备方法
物理法
真空蒸发冷凝法
01
在真空条件下，通过加热蒸发物质，并在冷凝过程中形成纳米
粒子。
激光诱导法
02
利用高能激光束照射物质表面，通过激光能量使物质蒸发并冷
生物法
微生物合成法
利用微生物作为模板或催化剂，通过生物反应合成具有特定结构 和性质的纳米材料。
植物提取法
利用植物中的天然成分作为原料，通过提取和纯化得到纳米材料。
酶催化法
利用酶的催化作用合成具有特定结构和性质的纳米材料。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
燃料电池
纳米材料可以提高燃料电 池的效率和稳定性，降低 成本。
纳米材料及其应用 ppt课件
目录
• 纳米材料简介 • 纳米材料的制备方法 • 纳米材料的应用领域 • 纳米材料面临的挑战与前景 • 纳米材料的应用案例分析
01
纳米材料简介
纳米材料的定义与特性
定义
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）或 由它们作为基本单元构成的材料。
凝形成纳米粒子。
机械研磨法
03
通过机械研磨将大块物质破碎成纳米级粒子，常见于金属、陶
瓷等硬质材料的制备。
化学法
化学气相沉积法
利用化学反应在加热条件下生成纳米粒子，通常需要使用气态反 应剂和催化剂。
溶胶-凝胶法
通过将原料溶液进行溶胶和凝胶化处理，再经过热处理得到纳米 粒子。
纳米材料在各个领域得到广泛应用，成为研 究热点。
1990s
纳米技术迅速发展，出现多种制备方法。
2010s至今
纳米技术不断创新，应用领域不断拓展。
02
纳米材料的制备方法
物理法
真空蒸发冷凝法
01
在真空条件下，通过加热蒸发物质，并在冷凝过程中形成纳米
粒子。
激光诱导法
02
利用高能激光束照射物质表面，通过激光能量使物质蒸发并冷
生物法
微生物合成法
利用微生物作为模板或催化剂，通过生物反应合成具有特定结构 和性质的纳米材料。
植物提取法
利用植物中的天然成分作为原料，通过提取和纯化得到纳米材料。
酶催化法
利用酶的催化作用合成具有特定结构和性质的纳米材料。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
燃料电池
纳米材料可以提高燃料电 池的效率和稳定性，降低 成本。
纳米材料及其应用 ppt课件
目录
• 纳米材料简介 • 纳米材料的制备方法 • 纳米材料的应用领域 • 纳米材料面临的挑战与前景 • 纳米材料的应用案例分析
01
纳米材料简介
纳米材料的定义与特性
定义
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）或 由它们作为基本单元构成的材料。
凝形成纳米粒子。
机械研磨法
03
通过机械研磨将大块物质破碎成纳米级粒子，常见于金属、陶
瓷等硬质材料的制备。
化学法
化学气相沉积法
利用化学反应在加热条件下生成纳米粒子，通常需要使用气态反 应剂和催化剂。
溶胶-凝胶法
通过将原料溶液进行溶胶和凝胶化处理，再经过热处理得到纳米 粒子。
纳米材料及其应用课件
政府和国际组织应制定严格的 安全标准和监管措施，确保纳
米材料的安全生产和应用。
加强研究与监测
开展纳米材料对环境和人体影 响的监测和研究，及时发现潜 在的风险并采取应对措施。
推广环保设计
鼓励纳米材料生产商采用环保 设计，减少纳米材料的环境排 放，降低其对环境和人体的潜 在风险。
提高公众意识
加强公众对纳米材料的了解， 提高公众对纳米材料安全和环 保问题的意识，促进社会监督
目前，纳米材料在能源、环境、医疗等领域得到了广泛应用，同时也面临着安全性和环境影 响的挑战。
02
纳米材料的特性
小尺寸效应
总结词
当物质尺寸减小至纳米级别时，物质 的物理、化学和机械性能会发生显著 变化。
详细描述
由于纳米材料尺寸较小，其原子数和 表面原子比例增加，导致材料的物理 、化学和机械性能发生变化，如熔点 降低、磁性增强等。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
太阳能电池
利用纳米材料提高光电转 换效率，降低成本。
燃料电池
纳米材料在燃料电池催化 剂和电极材料中发挥重要 作用，提高电池性能和寿 命。
储能电池
利用纳米材料改善锂离子 电池的容量、循环寿命和 安全性。
医学领域
药物传输
纳米材料用于药物载体， 实现药物的定向传输和释 放，提高疗效并降低副作 用。
和参与。
05
未来展望与挑战
技术发展与突破
纳米制造技术
纳米药物技术
随着纳米制造技术的不断进步，将有 望实现更高精度、更低成本的纳米材 料制备。
利用纳米药物技术，可以实现对药物 的精准投递，提高药物疗效并降低副 作用。
纳米传感器技术
米材料的安全生产和应用。
加强研究与监测
开展纳米材料对环境和人体影 响的监测和研究，及时发现潜 在的风险并采取应对措施。
推广环保设计
鼓励纳米材料生产商采用环保 设计，减少纳米材料的环境排 放，降低其对环境和人体的潜 在风险。
提高公众意识
加强公众对纳米材料的了解， 提高公众对纳米材料安全和环 保问题的意识，促进社会监督
目前，纳米材料在能源、环境、医疗等领域得到了广泛应用，同时也面临着安全性和环境影 响的挑战。
02
纳米材料的特性
小尺寸效应
总结词
当物质尺寸减小至纳米级别时，物质 的物理、化学和机械性能会发生显著 变化。
详细描述
由于纳米材料尺寸较小，其原子数和 表面原子比例增加，导致材料的物理 、化学和机械性能发生变化，如熔点 降低、磁性增强等。
03
纳米材料的应用领域
能源领域
01
02
03
太阳能电池
利用纳米材料提高光电转 换效率，降低成本。
燃料电池
纳米材料在燃料电池催化 剂和电极材料中发挥重要 作用，提高电池性能和寿 命。
储能电池
利用纳米材料改善锂离子 电池的容量、循环寿命和 安全性。
医学领域
药物传输
纳米材料用于药物载体， 实现药物的定向传输和释 放，提高疗效并降低副作 用。
和参与。
05
未来展望与挑战
技术发展与突破
纳米制造技术
纳米药物技术
随着纳米制造技术的不断进步，将有 望实现更高精度、更低成本的纳米材 料制备。
利用纳米药物技术，可以实现对药物 的精准投递，提高药物疗效并降低副 作用。
纳米传感器技术
《纳米材料应用》汇报PPTPPT课件
生产成本问题
纳米材料制造成本
由于纳米材料制备过程复杂，制 造成本较高，需要进一步降低成 本以实现广泛应用。
纳米材料生产效率
提高纳米材料生产效率是降低成 本的重要途径之一，需要不断优 化生产工艺和技术。
纳米材料的应用成
本
除了制造成本外，纳米材料的应 用成本也是需要考虑的问题，需 要开发具有成本效益的应用方案。
源等多个领域。
中国政府对纳米材料产业给予了高度关注和支持，制定了一系
03
列政策措施推动产业发展。
纳米材料发展趋势与展望
未来纳米材料将向高性能化、多功能化和智能化 方向发展。
纳米材料在新能源、生物医药、电子信息等领域 的应用前景广阔，将为人类社会带来更多福祉。
未来纳米材料产业将面临技术突破、环保和安全 等方面的挑战，需要加强国际合作和政策引导。
4. 肿瘤治疗
纳米材料可用于肿瘤 的早期诊断和治疗， 如纳米药物、纳米热 疗等。
环境能源领域
1. 水处理
利用纳米材料去除水中的有害 物质和重金属离子，实现水质 的净化。
3. 太阳能转换
纳米材料可将太阳能转换为电 能或化学能，如太阳能电池和 光催化制氢。
总结词
纳米材料在环境能源领域的应 用包括水处理、空气净化、太 阳能转换和储能等。
2. 防紫外线纺织品
3. 智能纺织品
利用纳米材料阻挡紫外线的性能，制作防 晒服装和遮阳帽等防护用品。
将纳米材料与纺织品结合，实现温度、湿 度、光等环境因素的感知和调控功能，如 智能调温纺织品和变色纺织品。
03
纳米材料发展现状与趋势
全球纳米材料市场规模
01
全球纳米材料市场规模持续增 长，预计未来几年将保持稳定 增长态势。
纳米功能材料课件
在能源领域的应用
01
02
03
太阳能电池
纳米功能材料如纳米硅、 纳米染料等可以提高太阳 能电池的转化效率，降低 成本。
燃料电池
纳米功能材料如纳米碳管 、纳米合金等可以改善燃 料电池的电化学性能，提 高能量密度。
储能电池
纳米功能材料如纳米磷酸 铁锂、纳米钛酸锂等可以 改善储能电池的充放电性 能，提高循环寿命。
真空蒸发镀膜法
在高真空条件下，通过加热蒸发材料 ，使其在基底上沉积形成薄膜，该方 法可制备连续、均匀的薄膜，但设备 成本高，操作复杂。
化学法
化学气相沉积
通过控制化学反应条件，使气体 在基底上发生化学反应并沉积成 膜，该方法可制备连续、均匀的 薄膜，但设备成本高，操作复杂
。
溶胶-凝胶法
通过控制溶液的化学反应条件， 使前驱体发生聚合反应形成凝胶 ，再经过干燥和热处理制备纳米 材料。该方法简单易行，但产品
THANKS
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光学性能
总结词
纳米功能材料的光学性能是指其在光场作用下的响应行为，包括光的吸收、散射、折射和发射等。
详细描述
光的吸收、散射和折射等性能在光学器件、光子晶体和光子集成电路等领域具有重要应用。此外，纳 米功能材料还可以通过光激发产生荧光、化学发光等发射性能，这些性能在生物成像、传感和显示技 术等领域具有广泛的应用前景。
环境的破坏。
责任与赔偿
03
明确纳米功能材料生产和应用过程中可能产生的责任和赔偿问
题。
未来展望与建议
加强国际合作
各国政府应加强合作，共同制定全球性的纳米功能材料法规和伦 理标准。
推动研究与创新
鼓励和支持纳米功能材料领域的研究与创新，促进纳米技术的可 持续发展。
《纳米材料》PPT课件
第二阶段（1994年以前） ▪ 如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和
力学性能，设计纳米复合材料。
第三阶段（1994至现在） ▪ 纳米组装体系。
9
第一节纳米科技及纳米材料应用进展
6.1.1 纳米科技
纳米科学技术（Nano-ST）是20世纪80年代末 期诞生并正在崛起的新科技，它的基本涵义是在 纳米尺寸（10-10∽10-7m）范围内认识和改造自 然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。 纳米科技是研究由尺寸0.1∽100nm之间的物质组 成的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。
-
108 有一定的
体效应 体效应
105 显著
小尺寸效应
103
表面原子占优势 表面效应 量子效应
一个颗粒中的原子数和表面原子所占的比例
粒径 （ nm）
1000
总原子数 ∞
表面原子（%）
0
100
600000
6
10
30000
20
5
4000
40
2
250
80
1
30
99
第一节纳米科技及纳米材料应用进展
2．表面效应
30
量子效应
4 宏观量子隧道效应 Macroscopic quantum tunnelling effect
▪ 量子隧道效应是量子力学中的微观粒子所有的 特性，即在电子能量低于它要穿过的势垒高度 的时候，由于电子具有波动性而具有穿过势垒 的几率。
▪ 宏观物理量，例如微颗粒的磁化强度，量子相 干器件中的磁通量等也显示隧道效应，称为宏 观量子隧道效应。
处在纳米数量级的薄膜。
• 属于二维纳米材料 • 纳米薄膜与纳米涂层主要是指含有纳米粒子和原子团
力学性能，设计纳米复合材料。
第三阶段（1994至现在） ▪ 纳米组装体系。
9
第一节纳米科技及纳米材料应用进展
6.1.1 纳米科技
纳米科学技术（Nano-ST）是20世纪80年代末 期诞生并正在崛起的新科技，它的基本涵义是在 纳米尺寸（10-10∽10-7m）范围内认识和改造自 然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。 纳米科技是研究由尺寸0.1∽100nm之间的物质组 成的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。
-
108 有一定的
体效应 体效应
105 显著
小尺寸效应
103
表面原子占优势 表面效应 量子效应
一个颗粒中的原子数和表面原子所占的比例
粒径 （ nm）
1000
总原子数 ∞
表面原子（%）
0
100
600000
6
10
30000
20
5
4000
40
2
250
80
1
30
99
第一节纳米科技及纳米材料应用进展
2．表面效应
30
量子效应
4 宏观量子隧道效应 Macroscopic quantum tunnelling effect
▪ 量子隧道效应是量子力学中的微观粒子所有的 特性，即在电子能量低于它要穿过的势垒高度 的时候，由于电子具有波动性而具有穿过势垒 的几率。
▪ 宏观物理量，例如微颗粒的磁化强度，量子相 干器件中的磁通量等也显示隧道效应，称为宏 观量子隧道效应。
处在纳米数量级的薄膜。
• 属于二维纳米材料 • 纳米薄膜与纳米涂层主要是指含有纳米粒子和原子团
纳米材料及应用PPT
加强企业、高校和研究机构的合作，促进纳 米技术的产业化进程。
制定合理的政策和法规
建立健全纳米材料的管理和监管机制，保障 其健康有序发展。
加强国际合作与交流
积极参与国际纳米技术领域的合作与交流， 共同推动纳米技术的发展和应用。
THANKS
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纳米材料的安全性评估是确保其应用 安全的重要环节，需要对其潜在的毒 性、生物相容性、稳定性等特性进行 全面评估。
安全评估过程中需要关注纳米材料在 生产、储存、运输和使用过程中的安 全性，以及处理废弃物的可行性，确 保整个生命周期的安全性。
评估纳米材料的安全性需要采用多种 手段，包括体外实验、体内实验以及 计算机模拟等方法，以全面了解其生 物效应和潜在风险。
移转化规律等。
保其安全应用。
04
未来展望与挑战
纳米材料的发展趋势
纳米材料在医疗领域的应用
纳米材料在能源领域的应用
利用纳米材料在药物传输、诊断和生物成 像等方面的优势，提高医疗效果和降低副 作用。
利用纳米材料在太阳能电池、燃料电池和 储能器件等方面的性能，推动能源技术的 进步。
纳米材料在环保领域的应用
纳米材料及应用
• 纳米材料简介 • 纳米材料的应用 • 纳米材料的安全与环境影响 • 未来展望与挑战
01
纳米材料简介
定义与特性
定义
纳米材料是指在三维空间中至少有 一维处于纳米尺度（1-100nm） 的材料。
特性
纳米材料具有许多独特的物理、 化学和机械性能，如高比表面积 、量子尺寸效应、表面效应等。
纳米材料的生物安全性
纳米材料的生物安全性是指其在生物体内的安全性和无毒性，是评估纳米材料能否 用于医疗、食品等领域的重要指标。
制定合理的政策和法规
建立健全纳米材料的管理和监管机制，保障 其健康有序发展。
加强国际合作与交流
积极参与国际纳米技术领域的合作与交流， 共同推动纳米技术的发展和应用。
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纳米材料的安全性评估是确保其应用 安全的重要环节，需要对其潜在的毒 性、生物相容性、稳定性等特性进行 全面评估。
安全评估过程中需要关注纳米材料在 生产、储存、运输和使用过程中的安 全性，以及处理废弃物的可行性，确 保整个生命周期的安全性。
评估纳米材料的安全性需要采用多种 手段，包括体外实验、体内实验以及 计算机模拟等方法，以全面了解其生 物效应和潜在风险。
移转化规律等。
保其安全应用。
04
未来展望与挑战
纳米材料的发展趋势
纳米材料在医疗领域的应用
纳米材料在能源领域的应用
利用纳米材料在药物传输、诊断和生物成 像等方面的优势，提高医疗效果和降低副 作用。
利用纳米材料在太阳能电池、燃料电池和 储能器件等方面的性能，推动能源技术的 进步。
纳米材料在环保领域的应用
纳米材料及应用
• 纳米材料简介 • 纳米材料的应用 • 纳米材料的安全与环境影响 • 未来展望与挑战
01
纳米材料简介
定义与特性
定义
纳米材料是指在三维空间中至少有 一维处于纳米尺度（1-100nm） 的材料。
特性
纳米材料具有许多独特的物理、 化学和机械性能，如高比表面积 、量子尺寸效应、表面效应等。
纳米材料的生物安全性
纳米材料的生物安全性是指其在生物体内的安全性和无毒性，是评估纳米材料能否 用于医疗、食品等领域的重要指标。
纳米材料的制备方法及其应用ppt课件
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
（7）电阻加热法
图 电阻加热制备纳米微粒的实验装置图
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
（6）电子束照射法
是利用高能电子束照射母材(一般为金属氧化 物如Al2O3 等)，表层的金属-氧(如Al-O键)被高 能电子“切断”，蒸发的金属原子通过瞬间 冷凝、成核、长大，最后形成纳米金属(如Al) 粉末。 ❖ 目前该方法仅限于获得纳米金属粉末。
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1、沉淀法
它是将沉淀剂（OH－、CO32－、SO42－等）加入到金 属盐溶液中进行沉淀处理，再将沉淀物过滤、干燥、 煅烧，就制得纳米级化合物粉末，是典型的液相法。 主要用于制备纳米级金属氧化物粉末。它又包括均相
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热蒸镀法制备的纳米Si粒子 在GaSb基板以自组成法制成的粒子
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二氧化钛纳米纤维的电子 显微镜照片
纳米纤维电镜照片
7
纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒 粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密
膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。
8
纳米块： 是将纳米粉末高压成型或控制金属液体 结晶而得到的纳米晶粒材料。
9
纳米微粒的四大效应
（1）表面效应 （2）量子尺寸效应 （3）小尺寸效应 （4）宏观量子隧道效应
表面大 活性高
Relationship between the ratio of the surface atoms to whole atoms and particle size
11
（2）量子尺寸效应 当粒子尺寸极小时，费米能级附近的 电子能级将由准连续态分裂为分立能级的现象。
12
（3）小尺寸效应 当纳米粒子尺寸与德布罗意波以及超导 态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，对 于晶体其周期性的边界条件将被破坏，对于非晶态纳米粒子 其表面层附近原子密度减小，这些都会导致电、磁（强磁状 态向超顺磁状态转变）、光、声、热力学等性质的变化，这 称为小尺寸效应。
研究内容以Report形式于2005年8月5日发表在 Science上。文章发表后在国际上引起了强烈的 反响。Nanotechweb 和 ORF ON Science网 站当天就分别以“应变的微结构形成类植物花样” 和“微观世界的花朵”作了长篇介绍。
20
纳米微粒的制备
• 纳米微粒的制备方法分类： • 根据是否发生化学反应，纳米微粒的制备方法通常分
13
（4）宏观量子隧道效应 微观粒子具有穿越势垒的能力称为隧道效应。
14
纳米科技的科学意义
（1）纳米科技将促使人类认知的革命; （2）纳米科技将引发一场新的工业革命; （3）纳米科技是一门综合性的交叉学科.
师昌绪院士为国家自然科学基金资助纳米科技研究成 果展览题词
15
Nanofibres
16
Nanobelt /nanoribbon
为两大类：物理方法和化学方法。 • 根据制备状态的不同，制备纳米微粒的方法可以分为
气相法、液相法和固相法等; • 按反应物状态分为干法和湿法。 • 大部分方法具有粒径均匀，粒度可控，操作简单等优
点；有的也存在可生产材料范围较窄，反应条件较苛 刻，如高温高压、真空等缺点。
21
纳
粉碎法
干式粉碎 湿式粉碎
(Science----1 February 2002)
18
Nano rings
JACS 2005
19
Nano-flowers
中科院物理所先进材料与结构分析实验室李超 荣副研究员、张晓娜、表面物理国家重点实验 室曹则贤研究员通过应力自组装在无机体系 Ag/SiOx微米级的内核/壳层结构上成功地获 得了三角格子铺排和斐波纳契数花样。
气相反应法可分为：气相分解法、气相合成法及气－固 反应法等 液相反应法可分为：沉淀法、溶剂热法、溶胶－凝胶法、 反相胶束法等
ZnO SCIENCE VOL 291 9 MARCH 2001
ZnO Materials Letters 59 (2005) 1696–117700
Nano peapod
high-resolution, low-temperature scanning tunneling microscope (STM)
米
物理法
粒
子
纳
制
米
备
粒
方
子
构筑法
气体冷凝法 溅射法
氢电弧等离子体法
气相分解法
气相反应法 气相合成法
气－固反应法
法
制
共沉淀法
分 类
备 化学法
沉淀法 均相沉淀法
方 法
水热法 水解沉淀法
液相反应法
溶胶－凝胶法 冷冻干燥法
喷雾法
其它方法(如球磨法)
22
气相分解法
化学气相反应法气相合成法
纳
气－固反应法
米
气相法
10
（1）表面效应 是指纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而
急剧增大后引起的性质上的变化。
金属的纳米粒子在空气 中会燃烧
无机材料的纳米粒子暴 露在大气中会吸附气体并与 气体进行反应
尺寸小
表 100
面 原 80
子 数
比 例
60
相 对
%
（
40
总） 原 20
子 数
0
0 10 20 30 40 50
气体冷凝法 氢电弧等离子体法
粒
子
纳
物理气相法
溅射法 真空沉积法
加热蒸发法
制
米
混合等离子体法
备
粒
共沉淀法 沉淀法 化合物沉淀法 水解沉淀法
制 备
液相法 溶胶－凝胶法
冷冻干燥法 喷雾法
方 法
干式粉碎 粉碎法 湿式粉碎
热分解法
固相法 固相反应法 23 其它方法
物理方法－粉碎法
一般的粉碎作用力 都是几种力的组合，大 物块被粉碎成纳米级颗 粒。
4
纳米材料的分类
按 结 构 零维
一维
纳米纤维（管）
二维
纳米膜
纳米粉末
纳米块
三维
5
纳米粉末： 又称为超微粉或超细粉，一般指粒度 在100纳米以下的粉末或颗粒，是一 种介于原子、分子与宏观物体之间处 于中间物态的固体颗粒材料。
纳米铁粉
纳米铜粉
纳米铝粉
6
纳米纤维： 指直径为纳米尺度而长度较大 的线状材料。
纳米材料的制备、表征及其应用
一、纳米材料的简介 二、纳米材料的制备 三、纳米材料的表征 四、纳米材料的应用 五、结束语
1
Earth 1.2 x 107什m 么是纳米(nanometer)？
• In Greek, “nano” means dwarf
• 纳米是一个长度计量单位，1纳米 = 10-9 米。
几种典型的粉碎技术： 球磨、振动球磨、振动 磨、搅拌磨、胶体磨、 纳米气流粉碎气流磨
24
物理方法－构筑法
构筑法是由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子
25
物理构筑－流动液面上真空蒸度法
26
***2*7
化学合成方法
化学法主要是“自下而上”的方法，即是通过适当 的化学反应（化学反应中物质之间的原子必然进行组排， 这种过程决定物质的存在状态），包括液相、气相和固 相反应，从分子、原子出发制备纳米颗粒物质。化学法 包括气相反应法和液相反应法。
人高
针头
红血球
分子及DNA
100万 纳米 1千 纳米
20亿 纳米
1 纳米
氢原子
0.1 纳米
2
原子 分子 原子团簇 纳米粒子 纳米材料 宏观 物体
微观
宏观
3
什么是纳米材料
– 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)或由 它们作为基本单元构成的材料，这大 约相当于10-100个原子紧密排列在一 起的尺度。