纳米材料的设计与合成-复习要点

《纳米材料的设计与合成》复习要点

一、名词解释

纳米复合材料、由两种或两种以上的固相材料复合而成，并且其中至少有一相为纳米相或在一个方向上有以纳米尺寸（1~100nm）的微粒存在。化学气相沉积法、将原料制成蒸气，让其在气态下进行反应生成化合物，然后在保护气体环境下快速冷凝，从而制备各类物质的纳米微粒分子自组装技术、利用纳米基元（原子、分子、离子或纳米团簇）之间较弱的和较小方向性的非共价键作用力（如氢键、范德华力等）的协同作用，构筑成一个纳米结构或纳米结构的图样。水热法、在特制的反应器内，用水作反应介质，通过对反应器加热，创造一个高压的反应环境而进行合成反应。真空及其划分、实验室所谓的真空是指低于大气压的状态，可用真空度来描述。真空度的高低用气体压强表示，单位按国际单位制（SI）为Pa（帕），它与习惯单位的关系为：1T orr=1 mmHg=1/760 atm=133.322Pa据压强的大小（单位：Pa）可将真空度划为：粗真空：1.013×105~ 1.33×103低真空：1.013×103~

1.33×10-1高真空：1.013×10-2~ 1.33×10-5超高真空：1.013×10-6~ 1.33×10-9极高真空：

<1.013×10-9

微乳液方法、该法是利用两种互不相容的溶剂在表面活性剂的作用下形成一个均匀的乳液，从乳液中析出固相。这样可使成核、生长、聚结、团聚等过程局限在一个微小的球形液滴内，从而形成球形颗粒，又避免了颗粒之间的进一步团聚。

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纳米结构、纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或营造的一种新体系。它包括一维体系、二维体系、三维体系。溶胶-凝胶技术（Sol-Gel）、指体系（有机或无机物）经过溶液、溶胶、凝胶、固化，再经过热处理而形成氧化物或其它化合物固体的方法。微接触印刷技术、微接触印刷术是一种使用高分子弹性“印章”和自组装单分子膜技术在基片膜（通常是金膜）上印刷um和nm量级图形的技术。反应耦合。根据化学热力学，如果一个反应的，则不能自发进行。在这种情况下，可以选择一个的反应与之耦合，使不能进行的反应物转化为所需要得产物。这种行为称为反应的耦合。

二、简答（论述）题

1. 简述纳米材料的分类？

2. 简述纳米结构的含义与纳米结构的特点。

纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或营造的一种新体系。

它包括一维体系、二维体系、三维体系。1.纳米结构是一个功能性的体系2.性能具有组合

性与可控性 3.结构的有序性 4.纳米结构的设计与制造方法具有自己的特殊性

3. 纳电子器件的设计与制造方法与微电子器件的设计与制备方法比较，有何不同与相同之处？

4. 什么微接触印刷术（μCP）？简述该技术比传统光刻技术更优越的地方。

微接触印刷术是一种使用高分子弹性“印章”和自组装单分子膜技术在基片膜（通常是金膜）上印刷um和nm量级图形的技术。1）过程简单。MCP是一个印刷过程，效率高，不需光刻技术中的众多步骤。2）弹性“印章”可重复使用（100次以上），且复制也很容易。3）对实验条件要求不高，适用于没有光刻设备的实验室使用。4）光刻难于在曲面上进行，而高分子弹性印章具有优良的弹性，能用于三维尺度结构的复制。

5. 溶剂的作用、分类及选择原则。

（1）溶剂的主要作用提供反应场所提供溶剂化作用其他作用（如催化等）

◆按是否为水可分为水和非水溶剂。

◆一般根据溶剂对质子的关系（酸碱性）分为 A.质子溶剂 B.非质子溶剂 C.熔盐

◆（1）使反应物充分溶解形成均相溶液（2）反应产物不能与溶剂作用（3）使副

反应最少（4）溶剂与产物易于分离（5）溶剂应价廉，易回收，安全性能高等6. 某实验室中需要一种不含有O2、N2、H2O（g）的高纯惰性气体，请您设计从该惰性气体中除去杂质气体的的方法与步骤。

气体干燥步骤为：粗脱水（使用吸附容量大、速度快、价廉的干燥剂），精细脱水（选用残留水蒸气压低的干燥剂，如低于0.133Pa），最后经冷却阱进行低温冷却（如液氮等）。（1）脱氧A.粗脱氧 a.将Cu屑加入到饱和的NH4Cl的氨水溶液中，使气体通过。B.细脱氧把Cu2+放在载体（如硅藻土或分子筛）上制成小球，然后通过H2还原为活性Cu，再与气体中的O2反应生成CuO，C.更精细除氧让气体通过900 ℃下的铬蒸气型分子筛，可除去残留的氧。（2）除氮向混合气体中加过量的氧，并在湿的苛性钠上进行火花放电，则N2可以被吸收。

7. 简述球磨法加工的作用原理，以及高能球磨与一般球磨之间的区别。

球磨的作用原理：在外界给能的条件下，通过球磨之间碰撞摩擦等，使磨料粒子受到冲击、剪切和压缩等多种力的作用，从而发生形变直至断裂破碎。特点：（1）产量大；（2）工艺简便；（3）可能产生表面或界面污染。

高能球磨与传统球磨的区别：前者的运动速率较大，使粉末产生塑性形变及固相形变。而传统的球磨工艺只对粉末起到混合均匀的作用。

8. 简述产生辉光放电的原因？简述溅射过程的级联碰撞理论？

空气中有游离的离子，在电场加速获得能量后，与气体分子碰撞并使其电离，产生更多的离子，使更多的分子电离。之所以需要低气压，使因为在较高的气压下，平均自由程短，不能获得足够的能量使离子被. 级联碰撞理论溅射是一个动量传递过程，而不是能量传递过程。

级联碰撞理论：入射离子与靶原子发生二体弹性碰撞，一部分能量传递给靶原子。当后者获得的能量超过势垒高度后（金属5-10eV），原子→离位原子，并进一步和附近的原子碰撞，产生碰撞级联。当碰撞到达样品表面时，若表面原子获得的动能超过表面结合能（金属1-6eV），靶原子从表面逸出。加速。

9. 说明实验室中碳纳米管的制备方法，简述其结构特点与应用前景。

目前，纳米碳管在理论计算、制备和纯化、生长机理、光谱表征、物理化学性质等方面已取得重大突破。在力学、电学、化学和材料学等领域的应用研究正向纵深发展。碳纳米管（CNT s）为管状的纳米级石墨晶体，它是由单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管。可以认为是碳的一种同素异形体。

碳原子以SP2杂化形式与其它三个原子成键，并构成了六面形平面，纳米碳管的表面就是由这些平面组成。平面六角晶胞边长0.246nm，最短碳碳键键长为0.142nm，它们的长径比一般为100~1000，最高可达1000~10000。

1.电弧法1）石墨电弧法（2）催化电弧法

2.碳氢化物催化分解法

3.等离子体法和激光法（1）等离子体喷射分解沉积法（2）激光蒸发气相催化沉积法

4.其它制备方法1）等离子体增强热流体化学蒸气分解沉积法（又称改进的CVD法）（2）固体酸催化裂解法3）微孔模板法

10. 温度计的分类，使用范围，在实验室中如何获得高温或低温。

•温度计分为接触式和非接触式两类。玻璃温度计结构简单，使用方便，测量准确，价格便宜，有不同等级，可作为工业温度计，也可作为实验室精密测量。

双金属温度计，一般用于工业仪表，精度低。

•压力式温度计，

•一般只适用于测量对铜、铜合金不起腐蚀作用的液体、气体和蒸气的温度。

热电阻温度计

•这类温度计广泛用于生产过程测量各种液体、气体和蒸气介质的温度，还可以与显示仪表配合，作为敏感元件进行温度测量和控制。

光学高温计，辐射式温度计可用于测量移动、转动或不宜安装热电偶的高中温对象表面温度。

比色温度计，主要应用于测量表面发射率较低或测量精确度要求较高的表面温度