Nanomaterials 西安理工大学纳米材料复习
纳米材料复习题
纳米材料复习题纳米材料复习题一、纳米材料的定义和特点纳米材料是指在至少一维尺度上具有纳米级别尺寸的材料。
其特点包括：1. 尺寸效应：纳米材料的尺寸与其物理、化学性质密切相关。
例如，纳米颗粒的表面积相对较大，导致其具有更高的活性和反应性。
2. 量子效应：纳米材料的电子结构受到量子效应的影响，其光学、电学、磁学等性质与宏观材料有所不同。
3. 界面效应：纳米材料的界面处存在着相互作用和相变，这些效应对其性能和应用具有重要影响。
二、纳米材料的制备方法1. 碳纳米管的制备：碳纳米管可以通过电弧放电、化学气相沉积、热解等方法制备。
2. 金属纳米颗粒的合成：金属纳米颗粒可以通过化学还原、溶胶凝胶法、热分解等方法制备。
3. 量子点的制备：量子点可以通过溶液法、气相法、热分解法等方法制备。
4. 纳米薄膜的制备：纳米薄膜可以通过物理气相沉积、化学气相沉积、溶液法等方法制备。
三、纳米材料的应用领域1. 纳米电子学：纳米材料在电子器件中的应用具有重要意义。
例如，纳米晶体管可以实现更高的电子迁移率和更小的功耗。
2. 纳米医学：纳米材料在医学领域的应用包括药物传递、生物成像和癌症治疗等。
纳米颗粒可以作为药物载体，实现精确的靶向治疗。
3. 纳米能源：纳米材料在能源领域的应用包括太阳能电池、燃料电池和储能材料等。
纳米结构可以提高能量转换效率和储存密度。
4. 纳米传感器：纳米材料可以制备成高灵敏度的传感器，用于检测环境中的化学物质、生物分子和物理参数等。
四、纳米材料的挑战和前景1. 安全性问题：纳米材料的生物毒性和环境风险需要重视。
在纳米材料的应用过程中，需要对其安全性进行评估和监测。
2. 大规模制备：纳米材料的大规模制备是一个挑战。
目前，研究人员正在探索高效、低成本的纳米材料制备方法。
3. 多功能性：纳米材料的多功能性使其在各个领域具有广泛的应用前景。
未来，纳米材料的研究将更加注重材料的设计和功能的定制。
总结：纳米材料作为一种新兴的材料，具有独特的特点和广泛的应用前景。
纳米材料考试复习
1、纳米材料：指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内或由它们作为基本单元构成的材料。
2、“自上而下”：是指通过微加工或固态技术, 不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化。
如：切割、研磨、蚀刻、光刻印刷等。
（从大到小）3、“自下而上”：是指以原子分子为基本单元, 根据人们的意愿进行设计和组装, 从而构筑成具有特定功能的产品，这种技术路线将减少对原材料的需求, 降低环境污染。
如化学合成、自组装、定位组装等。
（从小到大）4、荷花效应：莲花出淤泥而不染，其表面的特殊结构有自我清洁功能，水珠会夹带灰尘颗粒离开叶面，莲花的这一自我清洁功能称为莲花效应。
是由粗糙表面上微米结构的乳突以及表面蜡状物的存在共同引起，认为在荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构, 这种微米结构与纳米结构相结合的阶层结构是引起超疏水表面的根本原因5、在超高分辨率电子显微镜下可以清晰看到：在荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的“小山包”，在山包上面长满绒毛，在“山包”顶则又长出一个个馒头状的“碉堡”凸顶。
因此，在“乳突”间的凹陷部份充满着空气，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄，只有纳米级厚的空气层。
这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上“乳突”的凸顶形成几个点接触。
雨点在自身的表面张力作用下形成球状，水球在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面，这就是“荷叶效应”能自洁叶面的奥妙所在。
再加上叶片表面的细微结构之助，使水与叶面的面积更小而接触角变大，因此加强了疏水性，同时也降低污染颗粒对叶面的附着力。
6、荷叶效应：应用：包括防水底片、防水噴霧劑；外衣、鞋子、車子的外殼、反光鏡、安全帽鏡片、廚具、瓦斯爐等容易髒污的器具表面，甚至飛機的表面7、硅藻土：它具有一些独特的性能，如：多孔性、较低的浓度、较大的比表面积、相对的不可压缩性及化学稳定性，能吸附等于自身质量1.5-4倍的水和1.1-1.5倍的油分徽墨，壁虎脚：高粘附力8、纳米材料与传统材料的主要差别：①纳米材料至少有一维处于0.1~100nm (尺寸)②因具有量子尺寸效应、界面效应、表面效应，宏观量子隧道效应等，引起光学，热学，电学，磁学，力学，化学等性质发生显著变化。
纳米材料基础复习总结
纳米材料基础与应用
2
1.2.2 纳米科技研究内容
• 纳米科技关注物质在纳米尺度上表现出来的新现象与新规律 • 纳米科技：纳米尺度上的新概念、新理论、新原理、新方法与新
用途的一门新型的、多学科交叉的应用型学科。 • 纳米科技的研究内容概述： • （1）纳米科学：探索与发现物质在纳米尺度上所表现出来的各种
纳米陶瓷（nanoceramics），纳米金属 （nanometals），纳米孔材料（nanoporous materials），气凝胶（aerogel），纳米结构阵列 （nanostructured arrays）
纳米复合材料（nanocomposite materials）
纳米材料基础与应用
9
1.3.6 纳米材料的安全性
纳米材料基础与应用
4
• 纳米生物学(Nanobiology) ：主要利用纳米科技的思想、工具以及材料 等来研究、解决生物学问题，在分子水平上深入揭示细胞内部各种纳 米尺度单元的结构和功能，以及细胞内部、细胞内外之间以及整个生 物体的物质、能量和信息交换机制。属生物学与物理学、材料学、有 机合成化学以及工程学交叉形成的新兴学科。
3-2 典型固相制备方法
3.2.1 机械法 3.2.2 固相反应法 3.2.3 其他固相法
纳米材料基础与应用
16
高能球磨法制备纳米微粒的特点？
3.3 典型气相制备方法
3.3.1低压气体中蒸发法 3.3.2 低真空溅射法 3.3.3 流动液面上真空蒸镀法 3.3.4 爆炸丝法 3.3.5化学气相沉积法
相关知识 扫描隧道显微镜、富勒烯、巨磁阻效应 美国NNI计划、中国《纳米科技发展纲要》
2024纳米材料与技术期末考试复习
《纳米材料与技术》期末复习第一章：纳米科学技术的发展历史——1、1959年12月，美国物理学家费曼在加州理工学院召开的美物理学会会议上作了一次富有想象力的演说“最底层大有发展空间”，费曼的幻想点燃纳米科技之火。
2、1981年比尼格与罗勒尔独创了看得见原子的扫描隧道显微镜（STM）。
3、1989年在美国加州的IBM试验内，依格勒博士采纳低温、超高真空条件下的STM操纵着一个个氙原子，实现了人类另一个幻想——干脆操纵单个原子。
4、1991年，日本的饭岛澄男教授在电弧法制备C60时，发觉氩气直流电弧放电后的阴极碳棒上发觉了管状结构的碳原子簇，直径约几纳米，长约几微米碳纳米管。
5、1990年在美国东海岸的巴尔的摩召开其次届国际STM会议的期间，召开了第一届国际纳米科学技术会议，该会议标记纳米科学技术的诞生。
其次章：1、纳米材料的分类：按功能分为半导体纳米材料、光敏型纳米材料、增加型纳米材料和磁性纳米材料；按属性分为金属纳米材料、氧化物纳米材料、硫化物纳米材料、碳（硅）化合物纳米材料、氮（磷）等化合物纳米材料、含氧酸盐纳米材料、复合纳米材料。
按形态分为纳米点、纳米线、纳米纤维和纳米块状材料。
2、纳米材料的四个基本效应：小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应。
1）量子尺寸效应与纳米材料性质a.导电的金属在制成超微粒子时就可以变成半导体或绝缘体；绝缘体氧化物相反。
b.磁化率的大小与颗粒中电子是奇数还是偶数有关。
c.比热亦会发生反常变更，与颗粒中电子是奇数还是偶数有关。
d.光谱线会产生向短波长方向的移动。
e.催化活性与原子数目有奇数的联系，多一个原子活性高,少一个原子活性很低。
2)小尺寸效应的主要影响：a.金属纳米相材料的电阻增大与临界尺寸现象（电子平均自由程）动量b.宽频带强汲取性质（光波波长）c.激子增加汲取现象（激子半径）d.磁有序态向磁无序态的转变（超顺磁性）（各向异性能）e.超导相向正常相的转变（超导相干长度）f.磁性纳米颗粒的高矫顽力（单畴临界尺寸）3)表面效应及其影响：表面化学反应活性(可参加反应)、催化活性、纳米材料的（不）稳定性、铁磁质的居里温度降低、熔点降低、烧结温度降低、晶化温度降低、纳米材料的超塑性和超延展性、介电材料的高介电常数（界面极化）、汲取光谱的红移现象。
纳米材料复习资料
（1）表面控制型金属氧化物半导体材料气敏机理:在空气中吸附氧分子并从半导体表面获得电子从而形成吸附的O2-，O-，O2-，结果导致气敏材料的表面电阻增加。
当还原性气体（如H2）：O-吸附+ H2→H2O + e-被氧原子捕获的电子重新回到半导体中，从而致使气敏材料的阻值下降。
当氧化性气体时，气体与吸附的氧原子发生的化学反应使更多电子被捕获，使金属半导体的表面电阻进一步升高。
（2）体相控制型金属氧化物半导体气敏机理:由于化学计量比的偏离，在半导体禁带中存在施主能级或受主能级，当化学反应性强且容易还原的氧化物半导体与气体接触时，能使氧化物半导体的结构发生改变，使体电阻发生变化。
比如，γ-Fe2O3，气体传感器，当它与气体接触时，随着气体浓度的增加，形成Fe3O4，使器件的体电阻下降。
γ-Fe2O3被还原成Fe3O4，这是一个可逆转的过程，当被测气体脱离后，又恢复为原有状态，通过这种转换达到了检测气体的目的. (3).金属氧化物半导体气敏器件的灵敏度受到多种因素的影响主要因素：1. 材料的化学元素组成:金属氧化物复合材料为例来说明材料的化学元素组成对其灵敏度的影响。
很多研究表明，复合金属氧化物材料的气敏性质要高于单独的一种金属氧化物。
这可能是两种组分的协同作用，但是对于这种协同作用具体的机理至今尚未有明确据.SnO2-ZnO 对正丁醇的气敏性推测SnO2能够有效地促使正丁醇脱氢变为正丁醛，却不能够有效地催化正丁醛分解。
而ZnO 却能够有效地催化分解正丁醛。
所以将这两种材料结合起来，就能够有效地使正丁醇脱氢变为正丁醛，进而催化分解正丁醛。
所以SnO2-ZnO 对正丁醇的气敏性能高于单独的SnO2或ZnO。
并不是所有复合材料的气敏性能都优于单独的任何一种材料。
只有当复合材料中的组分对催化反应彼此促进时，复合材料的气敏性质才有可能提高。
除了协同作用之外，很多文献中提到，在两种或多种组分之间会形成异质结，异质结的形成能够有效提高复合材料的气敏性质.2. 贵金属表面修饰:贵金属的作用：1、高效的激活剂降低粒子接触部分的势垒；2、促进接触面的气体吸附和反应进而提高气敏材料表面的催化活性。
纳米材料导论期末复习重点
名词解释：1、纳米：纳米是长度单位，10-9米，10埃。
2、纳米材料：指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm ）或由他们作为基本单元构成的材料。
3、原子团簇：由几个乃至上千个原子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体（原子团簇尺寸一般小于20nm ）。
4、纳米技术：指在纳米尺寸范围内,通过操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。
5、布朗运动：悬浮微粒不停地做无规则运动的现象。
6、均匀沉淀法：利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来，再与沉淀组分发生反应。
7、纳米薄膜材料：指由尺寸在纳米量级的颗粒构成的薄膜材料或纳米晶粒镶嵌与某种薄膜中构成的复合膜且每层厚度都在纳米量级的单层或多层膜。
8、真空蒸镀：指在高真空中用加热蒸发的方法是源物质转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。
9、超塑性：超塑性是指在一定应力下伸长率≥100％的塑性变形。
10、弹性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体又恢复原状。
11、塑性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体不会恢复原状 。
12、HAII-Petch 公式：σ－－强度； H －－硬度；d －－晶粒尺寸；K －－常数13、纳米复合材料：指分散相尺度至少有一维小于100nm 的复合材料。
d K +0y σσ＝dKH H +0y ＝14、蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。
15、热塑性：物质在加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状的性质。
大题：1、纳米粒子的基本特性？（1）小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会造成颗粒性质的质变，由于颗粒尺寸的变小，所导致的颗粒宏观物理性质的改变称为小尺寸效应。
（2）表面效应：纳米粒子表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而显著增加，粒子的表面能和表面张力也随着增加，物理化学性质发生变化。
纳米材料学复习资料
纳米材料：指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度( 1nm 100 nm)范围或由它们作为基本单位构成的材料纳米科学技术的三大支柱是：纳米材料，纳米加工技术，纳米测试技术量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，能隙变宽现象表面效应：是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大，而表面原子由于配位数不足和高的表面能使这些原子有很高的活性，从而引起的性质上的变化。
原子分子团簇(团簇)：是由几个乃至上千个原子，分子或离子通过物理和化学结合力组成相对稳定的聚集体，其物理和化学性质随着所含原子数目的不同而变化。
团簇的分类：一元原子团簇，二元原子团簇，多元原子团簇，原子簇化合物幻数：在团簇质谱分析中，含有某些特殊原子数的团簇的强度呈现峰值，表明这些团簇特别稳定，所含的原子数称为“幻数”团簇的基本研究问题：1,揭示团簇产生机理，即团簇如何由原子分子逐步发展而成的，以及随着这种发展，团簇的结构和性质的变化规律。
包括团簇发展成宏观固体的临界尺寸和过程变化规律。
2,固体的电子能带是如何形成和发展的。
团簇的研究意义：1,构成物理学和化学的学科交汇点，是材料科学一个新的生长点。
2,团簇是有限粒子构成的集合，其所含的粒子数可多可少，这就为量子和经典理论研究多体问题提供了合适的体系。
3,团簇的微观结构特点和奇异的物理化学性能为制造和发展特殊性能的新材料开辟了全新的技术途径。
团簇的制备方法：真空合成法，气相合成，凝聚相合成法模拟计算理论方法：从头计算法，密度泛函方法，分子动力学模拟方法，第四章纳米颗粒纳米颗粒：通常是指颗粒尺寸介于原子与物质之间的一类粉末，它的尺寸大于原子簇，小于通常的微粉，一般在1~100nm之间。
纳米颗粒与微细颗粒和原子团簇的区别：1尺寸方面的区别，一般烟尘颗粒尺寸为数微米，纳米颗粒的尺寸比可见光波长还短，与细菌的尺寸相当。
纳米材料导论复习材料
纳⽶材料导论复习材料纳⽶材料导论复习⼤纲第⼀章纳⽶和纳⽶材料1、掌握基本概念纳⽶科学技术：纳⽶科技(英⽂：Nanotechnology)是⼀门应⽤科学，其⽬的在于研究纳⽶尺⼨时，物质和设备的设计⽅法、组成、特性以及应⽤。
纳⽶材料：纳⽶材料是指在材料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。
2、纳⽶材料的分类，并举例说明。
纳⽶材料⼤致可分为纳⽶粉末、纳⽶纤维、纳⽶膜、纳⽶块体等四类。
第⼆章纳⽶材料制备⽅法1、纳⽶材料制备研究发展的三个阶段及纳⽶材料制备技术的分类。
三个阶段：第⼀阶段（1990年以前）主要是在实验室探索各种⼿段制备纳⽶颗粒粉体，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：（1990-1994年）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，纳⽶微粒与常规块体复合、纳⽶复合薄膜。
第三阶段（从1994年到现在）纳⽶组装体系研究。
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。
纳⽶材料制备⽅法的分类：1 按学科分类：物理⽅法、化学⽅法和综合法。
2 根据制备状态的不同，分为：⽓相法、液相法和固相法。
3 按反应物状态分为⼲法和湿法。
2、物料的基本粉碎⽅式⽅法：机械粉碎、⾼压⽓流粉碎、电⽕花爆炸；包括破碎和粉磨3、蒸发凝聚法、⾼能球磨法、物理⽓相沉积法、化学⽓相沉积法、⽔热法、溶剂热法、溶胶凝胶法、微乳液法、模板法、⾃组装法的定义。
蒸发凝聚法：是将纳⽶粒⼦的原料加热、蒸发，使之成为原⼦或分⼦；再使许多原⼦或分⼦凝聚，⽣成极微细的纳⽶粒⼦。
⾼能球磨法：机械⼒化学(mechanochemistry ,⼜称⾼能球磨high - energy ball milling)。
制备超细材料的⼀种重要途径。
机械化学法的基本原理是利⽤机械能来诱发化学反应或诱导材料组织、结构和性能的变化, 以此来制备新材料。
整理的纳米材料复习资料
第一章纳米科技：纳米科学（nanoscience）、纳米技术（狭义的nanotechnology）以及纳米工程（nanoengineering）的统称，是研究、开发、利用纳米尺度物质的一门新型的应用型学科，具有多学科交叉的特征。
⏹（1）纳米科学：探索与发现物质在纳米尺度上所表现出来的各种物理、化学与生物学现象及其内在规律，尤其是原子、分子以及电子在纳米尺度范围的运动规律，为纳米科技产品的研发提供理论指导。
⏹（2）纳米技术：主要包括纳米尺度物质的制备、复合、加工、组装以及测试与表征，实现纳米材料、纳米器件与纳米系统在原子、分子尺度上的可控制备，为纳米科技的应用奠定基础。
⏹（3）纳米工程：包括纳米材料、纳米器件、纳米系统以及纳米技术设备等纳米科技产品的设计、工艺、制造、装配、修饰、控制、操纵与应用，推动纳米科技产品走向市场、有效地服务于经济社会。
⏹纳米材料的定义⏹（1）纳米尺度：1nm到100nm范围的几何尺度；⏹（2）纳米结构单元：具有纳米尺度结构特征的物质单元，包括稳定的团簇或人造原子团簇、纳米晶、纳米粒子、纳米管、纳米棒、纳米线、纳米单层膜及纳米孔等；⏹（3）纳米材料：物质结构在三维空间至少有一维处于纳米尺度，或由纳米结构单元组成的且具有特殊性质的材料。
纳米材料按几何特征---维数可分为⏹ 1.零维一维二维三维纳米材料的主要特征在于其外观尺度，从三维外观尺度上对纳米材料进行分类是目前流行的纳米材料分类方法，可分为零维纳米材料、一维纳米材料、二维纳米材料和三维纳米材料（表1.1）。
其中零维纳米材料、一维纳米材料和二维纳米材料可作为纳米结构单元组成纳米固体材料、纳米复合材料以及纳米有序结构。
第二章久保理论两点主要假设：◆（1）简并费米液体假设◆（2）超微粒子电中性假设1．量子尺寸效应:当粒子的尺寸下降到某一纳米值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，以及纳米半导体微粒中最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道的能级间隙变宽的现象。
纳米材料复习题
纳米材料复习题3、简答题、简述题1) 为什么扫描探针显微镜被称为纳米科技的“眼”和“手”？所谓“眼”即可利用ＳＰＭ直接观察原子，分子以及纳米粒子间相互作用与特性，表征纳米器件。
“手”是指SPM可用于移动原子，分子构造纳米结构，有纳米尺度，研究他们之间的相互作用。
2) 纳米微粒表面改性的方法有哪些？常见的表面修饰方法有：①物理修饰法1、物理包敷法2、机械球磨法②化学修饰法★化学偶联法★酯化反应法★表面接枝改性3）纳米结构与纳米材料有什么区别与联系？纳米材料（nano-material ），通常是指构成物质的“单元”的三维尺寸中至少有一维是纳米级的（称之为“纳米单元”）；纳米结构（Nano-Structure）：是指以纳米尺度的物质单元为基元，按一定规律排列，形成一维的、二维的及三维的阵列，这种结构体系就称为“纳米结构”。
4 ）如果合成纳米Al O 粉末，将选用哪种合成技术？如何合成纳米Al O 膜？铝铵钒和碳酸氢铵为原料，用化学法合成尺寸均一，颗粒细小分散的碱式碳酸铝铵前驱沉淀物，进而制备纳米氧化铝粉体的工艺，数据表明：反应物的混合方式对前驱沉淀物及粉体的尺寸和形貌都有很大的影响，用先缓慢滴加，在反应物充分混合且过饱和度达到一定程度的基础上，再将沉淀剂雾化加入的工艺有利于得到尺寸均一，细小分散的NH4Al(OH)2CO3胶体，经灼烧最终制得平均粒径为15nm左右的α-Al2O3粉体。
高纯铝箔( 99. 99% 以上) 经退火(N2气, 500°C) 后，依次用三氯乙烯溶液、氢氧化钠溶液、去离子水清洗干净，在氯酸中进行电化学抛光处理后，于1. 2mol/L H2SO4电解液中进行恒电位阳极氧化, 然后用去离子水冲洗，氮气吹干，即得到所需的AAO 模板。
5）什么是超导临界温度？何谓巨磁电阻效应？超导临界温度：超导体从正常态转变为超导态（零电阻）时的温度，实际上也就是把cooper 电子对解体开来的温度，对于转变温度范围较宽的超导体，临界温度可分为起始转变温度、中转变温度和零电阻温度。
Nanomaterials Words 西安理工大学纳米材料单词
individual /single phase 单相 sintering n.烧结 grain 粒 crystal 晶体 grain 晶粒 thin film 薄膜 monolayer 单层 smoothness 平 滑 度 formation 形成 integrated-circuit 集成电路
灭
chemisorption 化
学吸附
dispersion 分散
pore 孔
channel 腔道
template 模板化
7 Other Properties yield strength 屈 服强度 alloy 合金 grain refinement 晶粒细化 friction stress 摩 擦力 slope 下坡 斜率 diffusion 扩散 granular 颗粒 phase separated metal rich metal poor resolution 分辨率 intrinsic 内在的，本 征的 extrinsic 外在的
1.1 fine chemicals 精 细化学品 synthesis 合成 nanoscale 纳米级 component 组分 nanoparticle 纳 米 颗粒 novel 新颖的 quantum dot 量子 点 nanomaterial fabricate revolutionary evolutionary pattern(花样) ultrafine 超细 volume 体积；卷； 柱子 bottom-up top-down grain 晶粒 molecular 分子的 molecule 分子 characterize 表征 polymer 聚合物 ceramic 陶瓷 inert 惰性 quantum 量子 dimension 纬度 coating 镀层 catalyst 催化 catalysts 催化剂 cosmetic 化妆品 镍 nickel 锌 zinc
纳米材料复习资料
1、纳米尺度是指1-100nm。
2、纳米科学是研究纳米尺度内原子、分子和其他类型物质运动和变化的科学。
3、纳米技术是在纳米尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术。
4、纳米材料的定义：把组成相或晶粒结构的尺寸控制在100纳米以下具有特殊功能的材料称为纳米材料。
从狭义上说，就是有关原子团簇、纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体材料的总称。
5、纳米材料的分类：原子团簇，纳米颗粒与粉体（零维），纳米线与纳米管（一维），纳米带（二维），纳米薄膜和纳米涂层（二维），纳米固体材料，纳米复合材料(三维)。
6、纳米固体材料是具有纳米特征结构的固体材料。
7、纳米复合材料：增强相为纳米颗粒、纳米晶须、纳米晶片、纳米纤维的复合材料。
8、原子团簇是指几个至几百个原子的聚集体。
9、纳米材料的结构缺陷有三种类型：点缺陷、线缺陷、面缺陷。
10、纳米材料具有高比例的内界面，包括晶界，相界，畴界。
11、研究纳米的重要工具扫描隧道显微镜，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。
12、化学气相反应法制备纳米微粒包括：气相分解法，气相合成法，气—固反应法。
13、液相法制备纳米微粒分为：沉淀法，水热法，溶胶凝胶法，冷冻干燥法，喷雾法。
14、在制备氧化物薄膜的溶胶—凝胶方法中，有浸渍提拉法、旋覆法、喷涂法及简单的刷涂等。
15、纳米薄膜的制备方法包括物理法包括：真空蒸发制膜，分子束外延制膜，溅射制膜。
化学法包括：化学气相沉积，溶胶-凝胶法，电镀法。
16、光致发光指在一定波长光照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光的微观过程。
仅在激发过程中发射的光为荧光。
在激发停止后还继续发射一定时间的光为磷光。
17、1988年，法国的费尔在铁、铬相间的多层膜电阻中发现，微弱的磁场变化可以导致电阻大小的急剧变化，其变化的幅度比通常高十几倍，他把这种效应命名为巨磁电阻效应。
18、纳米粒子体积极小，所包含的原子数很少。
纳米材料期末复习材料
问题：
(16) 试写出至少一种湿法合成纳米羟基磷灰石的化学反应式。 (17) 试写出纳米羟基磷灰石水热合成法的化学反应式。 (18) 试分别写出纳米磷酸三钙固相反应法和沉淀法的化学反应式。 (19) 以大鼠为例，简述成骨细胞的分离和纯化方法。 (20) 溶胶-凝胶Stober法制备二氧化硅微球的基本机理是什么？哪些反应 介质较适合？影响微球形貌和尺寸的主要因素是什么？ (21) 什么是物质的抗磁、顺磁、铁磁和反铁磁性？ (22) 试画出铁磁材料的磁滞回线示意图。怎样通过磁滞回线判断软磁材 料、硬磁材料和矩磁材料？ (23) 什么是超顺磁性？其磁滞回线有什么特点？ (24) 磁纳米材料的产热机理是什么？和纳米粒子的粒径关系？ (25) Turkevich-Frens 方法合成金纳米粒的原理是什么？如何改进？ (26) 树状大分子有哪些结构特点？ (27) 树状大分子有哪些性质特点？ (28) 树状大分子的分散合成法有哪些优点和缺点？ (29) 树状大分子的会聚合成法有哪些优点和缺点？ (30) 与病毒载体相比, 阳离子聚合物作为基因载体的优势是什么? (31) 肿瘤化疗的主要缺点是什么？
微球控制
有机溶剂种类对SiO2粒径和形貌的影响
保持其它反应条件不变，分别采用甲醇(a)、乙醇(b)、正丙 醇(c)、正丁醇(d)为溶剂来制备SiO2微球。
微球控制
TEOS浓度对颗粒的尺寸影响较小; 氨水催化剂和 去离子水量是决定二氧化硅微球粒径大小和形貌 的主要因素。随着氨水量的增加，颗粒的粒径显 著增大，粒径分布也增大; 随着去离子水量的增大， 颗粒的粒径逐渐变大，微球的球形度逐渐变好， 但水量较大时，球形度变差。 在所选择的实验条件下，当无水乙醇5ml、TEOS 为巧ml、氨水为5ml、去离子水5ml时，可制备出 单分散性最好、外形规则的二氧化硅颗粒。
纳米材料制备复习资料
纳米材料制备复习资料复习资料1一、纳米材料测试分析技术1、纳米材料分析包括哪些方面的内容？包括性能研究和组分、结构表征2、纳米材料的分析技术有那几类？包括纳米材料的分析技术有透射电镜、扫描隧道显微镜、光电子能谱、振动光谱、EXAFS、NMR、ESR、质譜、超快激光光谱、差热与热重分析、液相色譜、磁学和电学分析系统等。
3、电子显微镜有哪些种类？电子显微镜的种类主要有：TEM、SEM、EPMA、STEM。
另外还有EDS、WDS、EELS。
4、电子显微分析的优点及局限性有哪些？电子显微分析主要是使用电子显微镜来进行分析优点：可作形貌观察，因为具有高空间分辨率，所以又可作结构分析。
这是其他微结构研究方法无法做到的。
局限性：仪器价格昂贵，操作复杂，样品制备较困难。
5、X射线衍射分析（XRD）的原理？利用X射线研究晶体结构中的各类问题，主要是通过X射线在晶体中产生的衍射现象进行的。
6、X射线衍射分析（XRD）中衍射波的两个基本特征？衍射波的两个基本特征：衍射线在空间分布规律（衍射方向）和衍射强度。
7、X射线衍射分析（XRD）中衍射波的方向和强度由哪些因素决定？衍射线的衍射方向是由晶胞的大小形状和位相决定；衍射线的衍射强度取决于原子在晶胞中的位置、数量和种类。
8、根据X射线衍射图谱和衍射数据能够得到什么信息？根据X射线衍射图谱和衍射数据①鉴定纳米材料的物相；②计算晶胞（晶粒）尺寸。
9、常用的电子能谱有哪些？常用的电子能谱分析是：AES、XPS、UPS。
10、电子能谱分析的基本原理？电子能谱分析是一种研究物质表层元素组成与离子状态的表层分析技术。
其基本原理是用单色射线照射样品，使样品中原子或分子的电子受激发射，然后测量这些电子的能量分布。
11、光谱分析技术有哪些？光谱分析包括①NMR；②IR；③激光拉曼光谱；④UV、Vis光谱；⑤穆斯堡尔譜；⑥原子光谱；⑦分子荧光光谱；⑧EXAFS。
12、X射线光电子能谱分析（XPS）定性和定量的依据各是什么？XPS定性的依据是电子结合能，定量的依据是光电子峰强度。
纳米材料概论复习要点
一、1、纳米科技：研究由尺寸在0.1—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。
2、纳米固体材料：又可称为纳米结构材料或纳米材料，它是由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子凝聚而成的三维块体。
3、量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，以及纳米半导体微粒存在比连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，这些能隙变宽现象。
4、表面效应：表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原子的变化，同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。
5、宏观量子隧道效应：某些宏观量如颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等具有贯穿势垒的能力，称为宏观量子隧道效应。
6、纳米材料（广义）：晶粒或晶界等显微构造能达到纳米尺寸水平的材料。
7、原子团簇：由多个原子组成的小粒子。
它们比无机分子大，但比具有平移对称性的块体材料小，它们的原子结构(键长、键角和对称性等)和电子结构不同于分子，也不同于块体。
8、Kubo理论：颗粒尺寸进入纳米级时，靠近费米面附近的能级由原来的准连续变为离散能级。
9、小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、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，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。
10、纳米结构材料：由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子形成的三维块体称为纳米固体（结构）材料。
其晶粒尺寸、晶界宽度、析出相分布、气孔尺寸和缺陷尺寸都在纳米数量级。
二、简答题1、冷冻干燥法制备纳米颗粒的基本原理。
先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升华除去，再通过热处理得到所需的物质。
2、气相合成法制备纳米颗粒的主要过程有哪些？利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成出相应的化合物，再经过快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Nanomaterials1.Introduction1、HistoryThe concept of a nanoscale technology begins with theboldly speculative 1959 article ‘There’s Plenty of Room atthe Bottom—An Invitation to Enter a New Field of Physics’by Nobel Prize winning theoretical physicist RichardFeynman. (We can arrange the atoms the way that wewant.)2、AFM-atomic force microscopeSTM-scanning tunneling microscopeCVD-chemical vapour deposition3、The properties of materials can be different at thenanoscale for two main reasons:First, nanomaterials have a relatively large surface area.Second, quantum effect can begin to dominate.2.New Materials: Nanomaterials1、Nanoscale in One DimensionThin films, layers and surfaces.2、Nanoscale in Two DimensionCarbon Nanotubes : CNTs are extended tubes ofrolled graphene sheets. There are two types of CNT:single-walled or mutil-walled .Inorganic NanotubesNanowires : nanowires are ultrafine(超细) wires or linear arrays of dots(线性点阵).Biopolymers(生物性聚合物)3、Nanoscale in Three DimensionNanoparticles(纳米颗粒)：nanoparticle are often defined as particles of less than 100nm in diameter(直径).Fullerenes(carbon 60): In the mid-1980s a new class ofcarbon material was discovered called carbon 60(C60).Harry Kroto and Richard Smalley the experimental chemists who discovered C60 named it "buckminsterfullerene", inrecognition of the architect Buckminster Fuller, who waswell-known for building geodesic domes, and the termfullerenes was then given to any closed carbon cage.C60are spherical molecules about 1nm in diameter, comprising60 carbon atoms arranged as 20 hexagons（六边形） and12 pentagons（五边形）: the configuration of a football in1990,a technique to produce larger quantities of C60 wasdeveloped by resistively heating graphite rods in a helium atmosphere. Several applications are envisaged forfullerenes, such as miniature ‘ball bearings’ to lubricatesurfaces, drug delivery vehicles and in electronic circuits.富勒烯（碳60）：在20世纪80年代中期发现了一种新的碳材料，叫做碳60（C60）。
发现C60的实验化学家哈里·克鲁托和理查德·斯莫利将其命名为“巴克敏斯特富勒烯”，以表彰建筑师巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller),他以建造测地线圆顶而闻名，后来富勒烯这个词被用于任何封闭的碳笼。
C60是直径约1nm的球形分子，由60个碳原子组成，排列为20个六边形和12个五边形：1990年的足球结构，通过在氨大气中电阻加热石墨棒来产生更多的C60。
富勒烯预计将有几种应用，例如用于润滑表面的微型“球轴承”、药物输送车辆和电子电路。
Dendrimers (树枝状分子)Quantum Dots(量子点)4、Application of Nanomaterials4.1 Current ApplicationSunscreen and Cosmetics(遮光剂和化妆品)：Nanosized titanium dioxide and zinc oxide are currently used insunscreen. Nanosized iron oxide is present in some lipsticksas a pigment.Composites: Composite combine on or more separatecomponents and which are designed to exhibit overall thebest properties of each component.Clays(黏土)Coating and Surfaces.Tougher and Harder Cutting Tools4.2 Short-term ApplicationPaintsRemediationFuel cellsDisplaysBatteries4.3 Long-term ApplicationsCarbon Nanotube Composites(CNTs)Lubricants(润滑)Magnetic MaterialsMedical Implants(植入)Machinable Ceramics 可加工陶瓷Water Purification3. Processing of Nanostructured Sol-gel Materials3.1 Introduction1、Why the sol-gel process is a chameleon(善变的) technology ？In some respect, sol-gel processing can be view as a ‘rapidsolidification processing’.Sol-gel processing is a ‘near-net shape process’Sol-gel processing was applied to fractal and fractal analysis.Not only does the sol-gel process begin with a nanosized unit,it undergoes reactions on the nanometer scale resulting in amater with nanometer features.(溶胶凝胶法不仅始于一个纳米单位，它还经历了纳米尺度的反应，最终形成具有纳米特性的材料)3.3、Thin FilmsWhat are the fabrication methods of thin films?Spinning (旋涂)Dipping(浸蘸)Draining(流延)4 、Consolidation of Nanocrystalline Materials by CompactionCommonly used technique for the production of ceramic as well as metallic solids is sintering.( first compacted into a raw shape—green body)5、Characterization of nanomaterials5.1 Scanning Tunneling MicroscopeThe STM works by scanning a very sharp metal wire tip over surface.（STM工作是通过一个非常尖锐的金属丝尖端扫描表面）STM is based on several principles, the most important of which are the following:The quantum mechanical tunneling effect and related advancedelectronics (量子力学隧道效应和先进的电子技术)Advanced piezoelectric effect（先进的压电效应）A feedback loop （反馈回路）6.Chemical Properties6.1 IntroductionColloids: colloids are particles formed in a condensed phase(凝聚相) whose sizes range form 1-1000nm. 胶体是在凝聚相中形成的粒子Supported Nanoscale CatalystsThe use of sub-micrometer particles of metals or metal oxides on nonmetallic supports to perform heterogeneous catalytic reactions is much examined and the literature on this topic is vast-a minor subset of this literature will be discussed in this section. Had the workers in this area not entitled the 1-10 nm supported particles microcrystallites or microstructures, but christened them instead the nanocrystallites or nanostructures they actually are, nanoscale nomenclature might have been inspired decades earlier.利用金属或金属氧化物的亚微米颗粒在非金属载体上进行多相催化反应的研究得到了广泛的研究，本课题的文献非常广泛——本节将讨论该文献的一个小子集。