电化学方法制备纳米材料
电化学制备纳米材料
电化学制备纳米材料概述:电化学法为纳米材料的制备开辟了一块新天地，与其他方法相比，该方法设备简单、操作方便、能耗低，而且可以通过模板的孔径和改变电化学参数获得不同形状和大小的纳米材料。
再者，该方法应用范围广，原则上能在电极上沉积的物种都可以用该方法制备出纳米粒子，另外还可以和其他方法结合使用。
但是，电化学合成纳米材料方法的研究起步晚，一些反应过程的机理还不清楚，此外，还不能在大批量合成纳米材料方面获得应用，所以，还有待于我们去进一步的研究。
引言：电化学方法制备纳米材料的研究，经历了早期的纳米薄膜、纳米微晶的制备，直至现在电化学制备纳米金属线、金属氧化物已有几十年的研究时间。
电沉积法制备纳米叠层膜逐渐成为一个比较成熟的获得纳米晶体的方法。
在电沉积领域，人们也认识到超细微粒加人镀层可以增强原金属镀层的耐磨、耐高温等性能，并且在过去的30年里它也得到了长足的发展。
对于纳米微粒作为复合镀微粒在电沉积过程中影响金属沉积以及晶粒生长的文献直到近十年才出现。
许多研究表明纳米微粒的加人可以抑制晶体的长大并且促进电沉积纳米晶体的形成。
1、主要应用领域1.1析氢电极镍一铝合金以及其他合金具有良好的析氢电催化活性，纳米晶型的合金微粒具有高的表面能，从而使表面原子具有高的活性，析氢交换电流密度增大，析氢过电位降低。
因而电沉积纳米晶型的电催化析氢电极的研究与开发具有广阔的前景。
1.2储氢燃料电池电沉积纳米晶体的镍基以及许多稀土合金由于具有较大的比表面积，并且有良好的储氢性能，是储氢材料研究的一个不可忽略的方面。
它的发展为今后燃料其他的应用与普及提供了条件，因而对于此方面的研究也具有很大的潜力。
1.3腐蚀与防护电沉积纳米晶体具有优异的耐蚀性，可以广泛应用于各种防护场所。
例如普通镍基合金用于核电站水蒸气发生管时常发生晶间应力腐蚀开裂，但若采用纳米晶型的镍基合金，就可以有效地抑制晶间应力腐蚀。
1.4膜分离电沉积技术还可以应用于模板合成制备纳米线状金属材料（纳米线金属可以看作是一串小的纳米晶粒连接而成），如金、银、镍纳米金属线等。
基于电化学方法的无机纳米材料合成与应用研究
基于电化学方法的无机纳米材料合成与应用研究无机纳米材料是一类具有尺寸小于100纳米的无机物质，具有独特的物理、化学和生物学性质。
随着纳米技术的发展，电化学方法已成为制备无机纳米材料的一种重要手段。
本文将介绍基于电化学方法的无机纳米材料合成和应用研究，并探讨其在不同领域的潜在应用。
首先，我们将介绍电化学方法在无机纳米材料合成中的应用。
电化学方法利用电化学反应的特性，通过控制电极上的电势和电流，实现无机纳米材料的合成。
其中，常见的电化学方法包括电沉积法、电化学溶液法和电化学氧化还原法。
这些方法具有简单、快速、可控性高等特点，可用于制备各种无机纳米材料，如金属纳米粒子、金属氧化物纳米颗粒和金属硫化物纳米晶。
其次，我们将探讨基于电化学方法合成的无机纳米材料在各领域的应用。
首先是能源领域。
由于电化学方法合成的无机纳米材料具有较高的比表面积和优良的电催化性能，因此被广泛应用于燃料电池、太阳能电池和超级电容器等能源转换和存储设备中。
例如，金属和金属氧化物纳米材料在燃料电池中作为催化剂，能够提高反应速率和电化学活性。
其次是环境领域。
无机纳米材料在环境污染治理中具有重要应用价值。
电化学方法合成的纳米材料可用于水处理、废气净化和重金属去除等环境污染控制技术中。
例如，铁基纳米材料能够有效去除水中的有机污染物和重金属离子，具有良好的吸附能力和催化降解性能。
此外，基于电化学方法的无机纳米材料还在生物医学领域展现出广阔的应用前景。
由于其纳米尺度和生物相容性，无机纳米材料可用于生物成像、药物传输和癌症治疗等领域。
例如，金属纳米颗粒可用于改善生物成像的分辨率和对比度，以及纳米药物传输系统可以提高药物的载荷能力和靶向性。
最后，本文将讨论基于电化学方法的无机纳米材料合成与应用研究中的挑战和未来发展方向。
目前，电化学方法合成的无机纳米材料仍面临着材料粒度、形貌和结构的控制困难等问题。
未来的研究应重点解决这些问题，同时进一步研究和优化无机纳米材料的性质和性能，以满足实际应用需求。
电化学在制备纳米材料方面的应用
电化学在制备纳米材料方面的应用摘要：应用电化学方法制备纳米材料是近年来发展起来的一项新技术。
本文对应用电化学技术制备纳米材料的方法进行分类，着重介绍了电化学沉积法、电弧法、超声电化学法和电化学腐蚀法，并对其应用前景做了展望。
关键词：电化学纳米材料电沉积1 前言纳米材料和纳米技术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。
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。
当材料的粒子尺寸小至纳米级时，材料就具有普通材料所不具备的三大效应：(1)小尺寸效应，指当纳米粒子的尺寸与传统电子的德布罗意波长以及超导体的相干波长等物理尺寸相当或更小时，其周期性的边界条件将被破坏，光吸收、电磁、化学活性、催化等性质发生很大变化的效应；(2)表面效应，指纳米微粒表面原子与总原子数之比。
纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。
随着粒径减小，表面原子数迅速增加。
由于表面原子数增加，原子配位不足及高的表面能，使得这些表面原子具有高的活性，极不稳定，使其在催化、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。
微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。
研究发现，一些宏观量，如纳米粒子的磁化强度、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。
正是由于纳米材料具有上面的三大效应，才使它表现出：(1)高强度和高韧性；(2)高热膨胀系数、高比热容和低熔点；(3)异常的导电率和磁化率；(4)极强的吸波性；(5)高扩散性等令人难以置信的奇特的宏观物理特性。
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。
美国自1991年开始把纳米技术列入“政府关键技术”，我国的自然科学基金等各种项目和研究机构都把纳米材料和纳米技术列为重点研究项目。
电化学溶解镍阳极法制备纳米NiO
文章编号:1001-2443(2002)01-0042-04电化学溶解镍阳极法制备纳米NiO韩爱杰, 周幸福, 褚道葆(安徽师范大学化学与材料科学学院,安徽芜湖 241000)摘 要:在无水醇中加入少量有机胺导电盐作为电解液,以金属镍片作为阳极,施加一定的电压,电解得到Ni (OEt )2(acac )2、Ni (OBu )2(acac )2的醇溶液,然后直接水解,经溶胶-凝胶(Sol -gel )过程,形成凝胶体,分别在350℃,600℃煅烧1h 后,均得到具有NaCl 结构的立方晶型的纳米NiO ,粒径为10-15nm.通过F T -IR 、Raman 、XRD 、TEM 检测手段,对镍醇盐配合物和纳米NiO 进行了表征.本文同时讨论了不同镍醇盐配合物制备纳米NiO 的优缺点,发现Ni (OEt )2(acac )2制备的纳米NiO 具有更好的晶型结构和分散性.关键词:电合成;镍醇盐配合物;纳米NiO ;溶胶-凝胶法中图分类号:O646 文献标识码:A 纳米材料研究是目前材料科学研究的热点.NiO 作为一种重要的无机功能材料,具有良好的催化性能,热敏性能等,广泛应用在催化剂[1-2]、电池电极[3-4]、光电转化材料[5-7]、电化学电容器[8-9]等重要领域.由于其各种应用都与其性能有着直接的关系,因此研究纳米NiO 的制备方法具有重要的实际意义. 随着纳米材料科学的发展,纳米材料制备技术日益成熟.近年来,纳米NiO 粉体制备方法有了很大发展[10],如配位-沉淀法,超声波分散法,激光化学法,微波分解法,胶溶法等.但这些方法存在起始原料价格昂贵,设备复杂,反应条件要求苛刻等缺点.新近发展起来的溶胶-凝胶法是制备纳米材料的有效方法,金属醇盐是溶胶-凝胶法制备纳米材料的重要原料.因此,研究金属醇盐的新型合成方法具有重要的实际意义. 有机电解合成一般在常温常压下进行,可通过调节电极电位控制电极反应的方向和速度.根据计算,过电位每改变1V ,活化能可降低40kJ.mol -1,这可以使反应速率增加107倍.有机电解合成方法制备的金属醇盐纯度高,工作环境好,后处理容易,对环境污染少,属于“绿色化学”范畴[11-14]. 本文首次采用无隔膜电解槽,在无水醇体系中电化学溶解金属镍阳极,一步制备纳米NiO 前驱体———镍醇盐配合物.电解液直接水解、干燥、煅烧制备纳米NiO 粉体.采用XRD 、TEM 对纳米NiO 粉体进行表征,并讨论了不同前驱体对制备纳米NiO 的影响.1 实验部分1.1 仪器与试剂 试剂均为分析纯,醇和有机胺导电盐使用前均进一步除水.作阳极材料的金属镍片纯度为99.99%,经除油、活化、清洗处理后作为“牺牲”阳极待用.电解电源采用HY L -A 型直流电源(延边电化学仪器厂).电解槽自行设计,装备一个回流冷凝管,单室电解槽体积为80mL.红外分析采用美国B IO -RAD 公司的F TS -40型光谱仪(K Br 压片).采用日本SHIMADZU 公司制造的XD -3A diffractometer 系统检测NiO 微晶的晶型.日立H -600透射电子显微镜观察NiO 粉体的形貌和大小.拉曼光谱测量采用Labram I 型共聚焦显微拉曼系统(Dilor ,France ),激发线波长为632.8nm 的He -Ne 激光器.镍醇盐配合物在惰性气氛下密封在毛细玻璃管中测定其拉曼光谱.1.2 实验方法 电解槽、电极、醇溶液、导电盐均经过除水处理.并向电解槽内通入经干燥后的氩气,对反应体系进行保护.阴极阳极平行放置在80mL 无隔膜电解槽内,电解槽装备一个回流冷凝管,控制温度为30-40℃.阳极 收稿日期:2001-09-07 基金项目:安徽省自然科学基金(00046112,00043157) 作者简介:韩爱杰(1976-),女,辽宁锦州人,硕士研究生.第25卷1期2002年3月 安徽师范大学学报(自然科学版)Journal of Anhui Normal University (Natural Science )Vol.25No.1Mar .2002面积为3×4cm 2,阴极面积为4×4cm 2.将乙醇、正丁醇分别配制成0.022mol/L 的四乙基溴化胺溶液,用金属镍作“牺牲”阳极,电解过程中滴加少量的乙酰丙酮,得到金属镍醇盐配合物. 电解结束,电解液直接用二次蒸馏水进行水解.先升高温度至40-50℃,在此温度下滴加N H 3・H 2O 调节p H =6.5-7.0,然后加入二次蒸馏水水解,在不断搅拌下降至室温.继续搅拌,溶液粘稠度逐渐增大,得到均匀绿色胶状物.将此胶状物用无水乙醇清洗,以1500rpm 的离心速度进行沉降分离.对下层胶状物再反复醇洗、离心分离二次.放置陈化,得到具有弹性的胶体.将其在红外灯下干燥,得到分散的粉体.将此粉体分别在350℃,600℃煅烧1h ,得到纳米NiO 粉体. 重复上述实验,由正丁醇也可以制备纳米NiO 粉体.2 结果与讨论2.1 镍醇盐配合物的红外及拉曼分析 对电解母液为乙醇的电解液进行提纯,利用红外光谱和拉曼光谱对得到的纳米NiO 的前驱体进行分析.IR 谱中(K Br 压片):1262cm -1-1019cm -1处是C -O 键伸缩振动的特征吸收峰;1585cm -1-1527cm -1是配位的乙酰丙酮基的两个特征吸收峰;2975cm -1-2932cm -1-2842cm -1处是CH 3、CH 2的C -H 伸缩振动吸收峰;669cm -1是Ni -O 键的振动吸收峰.与文献[15]对照说明,乙酰丙酮基已经螯合成功,电解得到的前驱体可能为Ni (OEt )2(acac )2.图1是Ni (OEt )2(acac )2的Raman 光谱,在650cm -1-490cm -1-450cm -1有明显的Ni -O 键吸收峰.Raman shift/cm -1 图2 NiO 的XRD 光谱图1 Ni (OEt )2(acac )2的Raman 光谱 Fig.2XRD spectrucm of nanocrystalline NiOFig.1 Raman spectrum of Ni (OEt )2(acac )2 (a ):calcined at 350℃ (b ):calcined at 600℃2.2 不同镍醇盐配合物制备的纳米NiO 的表征与比较 两种镍醇盐配合物制备的粉体分别在350℃、600℃煅烧后,粉体晶型均为NaCl 结构的立方晶型(J CPDS 4-0835),在2θ(晶面)分别为37(111),43(200),63(220),76(311),80(222)处出现了清晰的特征吸收峰.图2(a )、(b )分别为Ni (OEt )2(acac )2水解后分别经350℃、600℃煅烧得到的粉体的XRD 谱图.350℃煅烧后粉体呈NaCl 结构的立方晶型,600℃时粉体晶型没有变化.随着温度的升高,主峰(200面,2θ=43)变化不大,说明粉体的颗粒尺寸未明显增大.图3(a )、(b )分别为Ni (OEt )2(acac )2制备的粉体在350℃,600℃煅烧后的TEM 照片,图中颗粒呈球形且颗粒度分布均匀.图3(c )、(d )分别为Ni (OBu )2(acac )2制备的粉体在350℃,600℃煅烧后的TEM 照片,随着温度的升高,粉体的粒径明显增大.表1总结了不同镍醇盐配合物制备纳米粉体的过程及粉体的性质.结合TEM照片分析:我们发现Ni (OEt )2(acac )2虽然水解速度快,反应不易控制,但其制备的纳米NiO 具有单分散的球形结构,而由Ni (OBu )2(acac )2制备的纳米NiO出现了团聚现象;并且由Ni (OEt )2(acac )2制备纳米NiO 时,温度升高时纳米粒径增大趋势比由Ni(OBu )2(acac )2制备的小,因此Ni (OEt )2(acac )2更适宜作为制备纳米NiO 的前驱体.表1 不同镍醇盐配合物制备纳米NiO 的比较T able 1Comparison of NiO products prepared by different nickel alkoxo complexes Ni (OEt )2(acac )2Ni (OBu )2(acac )2电解电流(相同电压时)较大较小水解速度很快,不易控制较慢,易控制成胶时间较长较短粉体的聚集状态单分散多分散350℃的粒径-10nm -10nm 600℃的粒径-15nm -30nm 3425卷第1期 韩爱杰,周幸福,褚道葆: 电化学溶解镍阳极法制备纳米NiO(a ) (b )(c ) (d )图3 NiO 粉体的TEM 照片(100×103)Fig.3TEM photograph of NiO nano -particles (100×103)3 结论 采用金属镍为“牺牲”阳极,直接电解合成纳米材料前驱体,克服了传统化学方法合成金属醇盐步骤多,产率低及后续分离繁琐等缺点;使用电合成得到的不同前驱体制备的纳米NiO 性能各异,Ni (OEt )2(acac )2水解速度快,反应不易控制,但其制备的纳米粉体呈单分散,煅烧时粒径变化小,粒径为10-15nm.参考文献:[1] G abr R M ,El -Naimi A N ,Al -Thani M G.Effect of thermal treatment on the kinetics and sintering 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电化学制备纳米结构金属材料及其应用研究
电化学制备纳米结构金属材料及其应用研究导言纳米材料作为当今科学技术领域的热点研究对象，已经在各个领域展现出强大的应用潜力和广阔的发展空间。
而电化学制备纳米结构金属材料作为一种重要的制备方法，在纳米材料的制备和应用研究中占据着重要地位。
本文将从电化学制备纳米结构金属材料的原理和方法入手，进一步探讨其在能源储存、催化剂和生物传感等领域的应用研究。
电化学制备纳米结构金属材料的原理与方法电化学制备纳米结构金属材料是通过控制电极表面电位和电极反应速率，使金属离子在电解溶液中还原成纳米颗粒并沉积在电极表面的过程。
其原理主要基于电极反应、溶液中金属离子的还原和晶体生长过程。
一种常用的电化学制备纳米结构金属材料的方法是通过调节电解液中的配体浓度、电极电位和电解时间等参数来控制沉积的纳米金属颗粒的尺寸、形貌和分散度。
此外，还可以利用外加磁场、超声波或高温等外界因素来进一步控制纳米颗粒的形貌和结构。
应用研究：能源储存纳米结构金属材料在能源储存领域具有重要的应用价值。
以锂离子电池为例，采用电化学制备纳米结构金属材料可以显著提高材料的锂离子嵌入/脱嵌能力和循环稳定性。
通过制备纳米颗粒，可以增加金属表面积和缩短电子和离子的传输距离，提高材料的充放电速率和循环寿命。
此外，在超级电容器、燃料电池和柔性储能器件等能源储存领域，纳米结构金属材料也展现出良好的应用前景。
通过精确控制纳米颗粒的形貌和尺寸，可以实现更高的比表面积和更好的电荷传输效率，从而提高能源储存设备的性能和能量密度。
应用研究：催化剂纳米结构金属材料还可以作为催化剂在化学反应中发挥重要作用。
由于其高比表面积、丰富的表面活性位点和可调控的物理化学性质，纳米结构金属催化剂展现出出色的催化活性和选择性。
例如，在催化氧化还原反应中，纳米结构金属材料可以作为电催化剂用于氧还原反应、氢氧化反应和氢化反应等，具有高催化活性和较低的活化能。
此外，纳米结构金属催化剂还可以应用于有机合成反应、环境净化和废物处理等领域，提高反应效率和产物选择性。
电化学沉积方法制备纳米材料
应用举例 二
可由电流密度比得 出平均孔隙率30％
Seminar I
应用举例 二
为什么会出现 这种现象呢
pH 8.6
Seminar I
pH 8.3 pH 8.0
应用举例 二
2Cu2++2e+2OH→ 2CuOH → Cu2O+H2O
OH-
扩散 慢
竞 争
Cu2++ 2 e → Cu Seminar I
Seminar I
过程介绍
纳米孔道 模板材料
一般过程
暴露于 电解液
镀Au或Ag 膜作阴极
固定于导 电基底上
Seminar I
恒电压恒电流 电沉积
溶解模板,得到纳 米管或纳米线
过程介绍
特点
• 实验设备简单,能耗低，反应可较低 温度进行
• 可合成多种纳米材料 • 纳米材料粒径可调 • 可得单分散纳米结构材料 • 易于分离和收集
Seminar I
孔隙率,mean porosity，The ratio of the volume of all the pores in a material to the volume of the whole. 孔隙率：一材料中孔隙的总体积与整个材料的体积之间的比率
双电层,当电极体系中的金属表面带有电荷时，显然是吸引溶液中带 有异号电荷的离子而排斥带有同电荷的离子，这样，在金属/溶液界面 两侧形成了两层电荷，成为双电层。
Seminar I
过程介绍
影响因素
• 电流密度 增大,有利于纳米晶体的形成 • 有机添加剂 成核速率增大，晶粒生长速度变
小，使晶面光滑，结晶细致 • pH值 低，析氢快，提供更多成核中心，使
纳米材料的化学合成
纳米材料的化学合成纳米材料是指具有纳米级尺寸（1-100纳米）的材料，具有独特的物理、化学和生物学性质。
纳米材料的合成方法多种多样，其中化学合成是最常用的方法之一。
化学合成方法可以通过控制反应条件和反应物的选择来实现对纳米材料的精确控制和调控。
本文将介绍几种常见的纳米材料化学合成方法。
一、溶剂热法溶剂热法是一种常用的纳米材料合成方法，其原理是在高温高压的条件下，通过溶剂中的化学反应来合成纳米材料。
溶剂热法可以实现对纳米材料的尺寸、形貌和结构的精确控制。
例如，可以通过调节反应温度、反应时间和反应物的浓度来控制纳米材料的尺寸；通过添加表面活性剂或模板剂可以控制纳米材料的形貌；通过改变反应条件可以合成不同结构的纳米材料。
二、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将溶胶转变为凝胶的方法，通过溶胶中的化学反应来合成纳米材料。
溶胶-凝胶法可以实现对纳米材料的形貌和结构的控制。
其原理是在溶胶中加入适当的凝胶剂，通过凝胶剂的作用使溶胶形成凝胶，然后通过热处理或其他方法将凝胶转变为纳米材料。
溶胶-凝胶法可以合成多种纳米材料，如氧化物、金属和半导体纳米材料。
三、气相沉积法气相沉积法是一种将气体反应物在高温条件下沉积在基底上形成纳米材料的方法。
气相沉积法可以实现对纳米材料的尺寸、形貌和结构的控制。
其原理是将气体反应物通过载气输送到高温反应室中，反应物在高温下发生化学反应并沉积在基底上形成纳米材料。
气相沉积法可以合成多种纳米材料，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜。
四、电化学合成法电化学合成法是一种利用电化学反应来合成纳米材料的方法。
电化学合成法可以实现对纳米材料的尺寸、形貌和结构的控制。
其原理是在电解质溶液中，通过外加电压使电极发生氧化还原反应，从而在电极表面沉积纳米材料。
电化学合成法可以合成多种纳米材料，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜。
总结起来，纳米材料的化学合成方法多种多样，每种方法都有其独特的优点和适用范围。
通过合理选择合成方法和调控反应条件，可以实现对纳米材料的精确控制和调控，从而获得具有特定性质和应用的纳米材料。
电化学法制备纳米材料的新方法
电化学法制备纳米材料的新方法随着科学技术的发展，纳米技术已经成为了当今世界研究的热点。
对于纳米材料的制备，既传统的化学和物理手段已经难以满足我们对纳米材料的需求，不过电化学法制备纳米材料已经成为了新的研究方向。
电化学法制备纳米材料是指利用电极电化学反应或电解质离子的还原或氧化反应，使原有物质分子溶解或析出，达到制备纳米材料的目的。
之所以使用电化学法制备纳米材料，是因为这种方法通过改变电解液中的离子浓度或电极电势，能够有效控制纳米材料的尺寸、形状和结构，制备出具有良好性质的纳米材料。
电化学法制备纳米材料常用的电化学技术包括电沉积、电化学溶解、电化学还原和电化学阵列等。
其中，电沉积是最常用的一种方法，主要用于金属和合金纳米材料的制备。
电化学沉积的原理就是在电极上施加一定电位，在电极和电解液之间形成局部电场，使得电解液中的金属离子或合金离子逐渐还原沉积在电极上形成纳米材料。
电化学法制备纳米材料相比于传统的化学合成方法，具有以下优势：首先，电化学法制备纳米材料可以进行原位控制，即通过调节电势、电解液成分、电极种类、电解液浓度等参数可以精准地控制纳米材料的尺寸、形貌和结构，而且从宏观角度来看，经过优化的实验条件可以制备出高纯度的纳米材料。
其次，电化学法制备纳米材料具有高效、环境友好等特点。
与传统化学合成方法相比，电化学法从根本上避免了使用有害物质，避免了对环境的污染，在制备过程中对原有物质的利用效率也比传统化学合成高，能够节约大量能源和环境资源。
第三，电化学法制备纳米材料的工艺条件简单、成本低、可重复性好等特点。
可以根据需要大量生产制备出一定质量和性能的纳米材料，供应于各种实际应用领域，如生命科学、环境治理、新能源等等。
电化学法制备纳米材料存在的问题包括，制备过程中电解液中的离子浓度和电极电势受实验条件影响较大，需要进行系统的优化设计才能达到最佳制备效果。
同时，由于电极反应等原因，产生了不必要的副反应，导致纳米材料的质量下降，因此需要针对制备条件进行不断地优化和改进。
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电化学方法制备纳米材料Mcc引言：诺贝尔奖获得者Feyneman在六十年代曾经预言：如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性，就会看到材料的性能产生丰富的变化。
他所说的材料就是现在的纳米材料。
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。
1992年,《Nanostructured Materials》正式出版,标志着纳米材料学成为一门独立的科学。
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。
由于纳米材料的形貌和尺寸对其性能有着重要的影响,因此,纳米材料形貌和尺寸的控制合成是非常重要的。
作为高级纳米结构材料和纳米器件的基本构成单元,纳米颗粒的合成与组装是纳米科技的重要组成部分和基础。
而电化学方法制备纳米材料的研究，经历了早期的纳米薄膜、纳米微晶的制备，直至现在的电化学制备纳米金属线、金属氧化物等过程，为纳米材料的研究做出了极大的贡献。
摘要:纳米是指特征维度尺寸介于1-100 nm范围内的粒子微小粒子，又称作超微粒子。
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。
本文简单综述了纳米材料的合成与制备中常用的几种方法以及简单的一些应用，着重综述了纳米材料的电化学制备方法并对其影响因素和发展情景做以简单探究。
关键词：纳米材料电化学制备特征应用Electrochemical preparation of nano materialsMccIntroduction:Nobel Prize winner in the s Feyneman prophecy: if we tiny scale of objects arranged to some control of words, we can make the object have a lot of unusual characteristics, you will see the properties of materials have a wealth of change. What he said is the material of the nanometer material now.Nano materials and nanotechnology is widely thought to be the 21 st century the most important new materials and one of the areas of science and technology. In 1992, the Nanostructured Materials "the official publication, marked the nanometer material science into an independent scientific < /gongxue/ >. Since 1991, the first time the Iijima preparation since carbon nanotubes, a one-dimensional nanomaterials due to the nature of the has many special and broad application prospects and caused the people's attention. Because the morphology of nanometer material and size of its performance has the important influence, therefore, the sizeand morphology of nanometer materials control synthesis is very important. As a senior nano structure materials and nano device the basic constitution unit (Bui1ding Blocks), nanoparticles of synthesis and assembly is an important part of the nanometer technology and the foundation. And electrochemical methods preparing nanometer material research, the experienced early nano, film, nano microcrystalline preparation, up until now the electrochemical preparation nanometer metal wire, metal oxide process, for nano materials made great contribution.Abstract: nano is refers to the characteristic dimension size between 1-100 nm range of particle of tiny particles, called particle. When a particle size is small to the nanometer level, its will have face and interface effect, quantum size effect, small size effect and the macroscopic quantum tunnel effect, these effects makes the nano material has many strange performance. In this paper, the author briefly reviewed the synthesis and preparation of nanometer materials used in several ways and simple some applications, nanometer material reviewed emphatically the electrochemical preparation methods and the influence factors and the development situation to do simple explored.Keywords: nano materials Electrochemical preparation Characteristics application一、纳米材料纳米是指特征维度尺寸介于1-100 nm范围内的粒子微小粒子，又称作超微粒子。
处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，是一种典型的介观系统；它的大小介于宏观物质与微观粒子如电子、原子、分子之间，属于亚微观的范畴。
人们将晶体区域或其它特征长度在纳米量级范围（小于100nm）的材料广义定义为"纳米材料"或"纳米结构材料"（nanostructured materials）。
纳米材料由两种组元构成：晶体组元和界面组元。
晶体组元由晶粒中的原子组成，这些原子都严格位于晶格位置上；界面组元由各晶粒之间的界面原子组成，这些原子由超微晶粒的表面原子转化而来。
由于其独特的微结构和奇异性能，纳米材料引起了科学界的极大关注，成为世界范围内的研究热点，其领域涉及：物理、化学、生物、微电子等诸多学科。
目前，广义的纳米材料的主要包括：（l）清洁或涂层表面的金属、半导体或聚合物薄膜；（2）人造超晶格和量子阱结构；（3）结晶聚合物和聚合物混和物；(4）纳米晶体和纳米玻璃材料；（5）金属键、共价键或分子组元构成的纳米复合材料。
经过科学家长期的的研究与探索，现已在纳米材料制备方法、结构表征、物理和化学性能、实用化等方面取得显著进展，研究成果日新月异，研究范围不断拓宽。
二、纳米材料的性能1. 原子的扩散行为原子扩散行为影响材料的许多性能，诸如：蠕变、超塑性、电性能和烧结性等。
纳米晶Co的自扩散系数比Cu的体扩散系数大14～16个量级，比Cu的晶界自扩散系数大3个量级。
研究表明：Fe在纳米晶N i中的扩散系数远低于早期报道的结果。
纳米晶Pd的界面扩散数据类似于普通的晶界扩散，这很可能是由于纳米粒子固结成的块状试样中的残留疏松的影响。
2.力学性能目前，关于纳米材料的力学性能研究，主要包括:硬度、断裂韧性、压缩和拉伸的应力—应变行为、应变速率敏感性、疲劳和蠕变等的研究，所研究的材料涉及不同方法制备的纯金属、合金、金属间化合物、复合材料和陶瓷。
研究纳米材料本征力学性能的关键是获得内部没有（或很少）孔隙、杂质或裂纹的块状试样。
研究表明许多纳米纯金属的室温硬度比相应的粗晶高2～7倍。
例如，纳米晶Pd的杨氏和剪切模量大约是相应全密度粗晶的70％，这完全是样品中的缺陷造成的，纳米晶Pd和Cu的弹性常数与相应粗晶大致相同，屈服强度是退火粗晶的10～15倍。
另外，纳米金属材料的韧性都很低，主要原因是纳米晶体材料中存在各类缺陷、微观应力及界面状态等。
用适当工艺制备的无缺陷、无微观应力的纳米晶体Cu，其拉伸应变量可高达30％，说明纳米金属材料的韧性可以大幅度提高。
3.纳米晶金属的磁性早期的研究发现，纳米晶Fe的饱和磁化强度比普通块材a-Fe约低40％。
Wagner等用小角中子散射（SANS）实验证实纳米晶Fe由铁磁性的晶粒和非铁磁性（或弱铁磁性）的界面区域构成，界面区域体积约占一半。
纳米晶Fe的磁交互作用不仅限于单个晶粒，而且可以扩展越过界面，使数百个晶粒磁化排列。
4.催化及贮氢性能在催化剂材料中，反应的活性位置可以是表面上的团簇原子，或是表面上吸附的另一种物质。
这些位置与表面结构、晶格缺陷和晶体的边角密切相关。
由于纳米晶材料可以提供大量催化活性位置，因此很适宜作催化材料。
典型的如 Rh／Al2O3、 Pt／C之类金属纳米颗粒弥散在情性物质上的催化剂。
已在石油化工、精细化工合成、汽车排气许多场合应用。
三、纳米材料的特征纳米材料的特征主要有小尺寸效应、表面和界面效应、量子效应、宏观量子隧道效应等。