纳米技术与材料制备
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通过范氏力等将异质材料吸附在无 机纳米微粒的表面来防止纳米微粒 团聚。
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19
18、根据雷利公式
I=24π3NV2I0／λ4（N12-N22 ／ N12+N22）
讨论纳米微粒与散物系产生丁达尔
效应时散射光强度 I 与哪些因素有 关？
h
20
式中：——波长； N——单位体积中的粒子数 V——单个粒子的体积； n1——纳米粒子折射率 I0——入射光强度； n2——分散介质折射率
（3）分散相与分散介质的折射率相差愈大， 粒子的散射光愈强；
（4）乳光强度与单位体积内胶体粒子数N 成正比。
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8
9、材料进入超顺磁状态的两个标志 是什么？
①矫顽力由大小
②磁化率不再服从居里-外斯定律
居里-外斯定律 C
T Tc
C——常数；
Tc——居里温度
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9
10、纳米粒子高矫顽力的起源有哪 两种解释？
（1）散射光强度I与入射光的波长的四
次方成反比，入射光波长，散射越强； （2）散射光强度I与粒子的体积平方成 正比；
h
21
对真溶液，分子体积很小，虽有乳 光，但很微弱；
对悬溶液，粒子直径大于入射光波 长，无乳光，只有反射光；
对溶胶，粒子直径小于入射光波长， 但分子体积大于真溶液，有丁达尔效 应。
h
块体纳米材料的光学性质与其内部的 微观结构有关， 突出表现在极小的颗 粒尺寸和庞大的比表面积上。
因此纳米微粒具有同样材质的宏观大 块物体不具备的新的光学特性。主要 表现为如下几方面：
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11
（1）大块金属具有特征色泽，而纳米级金属 粒子变黑，这是由于粒子尺寸下降时，它们对 可见光的反射率降低。 （2）在红外吸收光谱中，纳米材料会出现宽 频带强吸收这是由纳米粒子大的比表面导致了 平均配位数下降，不饱和键及悬键增多。与常 规大块材料不同，没有一个单一的择优的键振 动模，而是存在一个较宽的键振动模的分布。 因此在光场作用下对光的吸收频率产生较宽的 分布，导致吸收带的宽化。
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2
3、使电子能隙带隙变宽的因素有什 么？
（1）量子尺寸效应
（2）量子限域效应
（3）表面效应
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3
4、使电子能隙、带隙变窄的因素有 哪些？
主要当颗粒的粒径↓时，颗粒内部 的内应力↑。
h
4
5、矫顽力随颗粒粒径的变化关系是 怎样的？
HC： 小 → 大 → 小 → 大
颗粒粒径：大 → 小 → 小 → 小
源自文库
22
19、纳米材料的电学特性表现在哪 些方面？
（1）电阻与电导
（2）介电特性
（3）压电效应
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23
20、纳米微粒由于吸附电解质后会 形成双电层，请阐述双电层结构？ 双电层的厚度与哪些因素有关？
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24
纳米微粒
相反电荷离子 (异电离子) 相反电荷离子
强吸附：紧密层，作用 弱吸附：分散层，作用是 是基本平衡纳米微粒表 进一步平衡纳米微粒表面 面电性。电位急剧下降。 电性。电位缓慢下降。
电位梯度 —— 双电层 双电层厚度 （1/纳米粒子的原子价态）
（1/ 电解质溶液浓度）
h
25
21、为了防止纳米微粒团聚，我们 常常加入表面活性剂，请阐述表面 活性剂的结构和特点。
两亲性→定向排列→形成胶团 →胶团尺寸
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26
22、表面活性剂如何对纳米微粒表 面进行改性的？
表面活性剂对纳米微粒表面进行改性： （1）表面活性剂亲水基团与纳米微粒
归纳：
电子能(带)隙变宽——吸收带篮移(短 波长、高波数方向)
电子能(带)隙变窄——吸收带红移(长 波长、低波数方向)
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17
16、纳米材料按传统材料学科分为 哪几类？
纳米材料按传统材料学科分为纳米 金属材料、纳米陶瓷材料、纳米高分 子材料、纳米复合材料。
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18
17、纳米微粒表面物理修饰的原理 是什么？
表面基团结合生成新结构； （2）表面活性剂降低纳米微粒表面能； （3）表面活性剂在纳米微粒表面形成
空间位阻。
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27
23、使用表面活性剂来防止纳米粒 子团聚，选用原则是什么？
表面活性剂的选用原则：降低粒子 的表面能，消除表面电荷及表面引 力。
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12
12、表面接枝改性法中又分为几种 类型？
①聚合和表面接枝同步进行法；
②颗粒表面聚合生长接枝法；
③偶连接枝法。
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13
13、什么叫纳米材料在红外吸收谱 中的蓝移、红移？
红外吸收谱中峰值吸收频率移向短 波长——蓝移
红外吸收谱中峰值吸收频率移向长 波长——红移
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14
14、解释电子能隙，电子带隙。
（纳米级） （超顺磁态）
（小于超顺磁临界状态）
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5
6、纳米材料与常规材料的发光谱产 生差别的原因。
总的来说，纳米材料与常规材料的发光 谱产生差别的原因：
（1）电子跃迁选择定则 （2）量子限域效应 （3）缺陷能级的作用 （4）杂质能级的作用
h
6
7、丁达尔效应与分散粒子的大小及 入射光波长的关系。
电子能隙——正被电子占据的分子 轨道能级与未被电子占据的分子轨 道能级之间的宽度。
电子带隙——半导体中价带与导带 之间的宽度。
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15
15、使电子能隙改变的因素有哪些？
使电子能级变宽的因素有： 量子尺寸效应； 量子限域效应； 表面效应
使电子能级变窄的因素有： 颗粒粒径 ，颗粒内应力。
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16
纳米粒子高矫顽力 ①一致转动磁化模式 的起源有两种解释 ②球链反转磁化模式
一致转动磁化模式基本内容是： 当粒子尺寸小到某一数值时，每个粒子就
是一个单磁畴，每个单磁畴的纳米微粒实际上 成为一个永久磁铁。要消除磁性，需较高的矫 顽力。
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10
11、纳米材料对红外吸收谱图会产 生宽化现象的原因是什么？
1、纳米微粒的光学（性质）特性表 现在哪些方面？
（1）宽频带强吸收 （2）蓝移和红移现象 （3）纳米微粒的发光现象
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1
2、纳米微粒在吸收谱图中的蓝移和红 移现象是怎样产生的？
当电子的能隙、带隙变宽，电子跃 迁时需能量大时——吸收带蓝移
当电子的能隙、带隙变窄，电子跃 迁时需能量小时——吸收带红移
分散粒子的直径 > 入射光波长，反射；
分散粒子的直径 < 入射光波长，散 射 —— 乳光
纳米微粒分散系以散射作用为主
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7
8、根据雷利公式说明溶液为什么没 有丁达尔效应？
（1）散射光强度与粒子的体积平方成正比， 对于真溶液，乳光极弱。只有纳米胶体粒 子形成的溶胶才有丁达尔效应；
（2）散射光强度与入射光的波长的四次方 成反比，∴入射光的波长愈短，散射愈强；
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18、根据雷利公式
I=24π3NV2I0／λ4（N12-N22 ／ N12+N22）
讨论纳米微粒与散物系产生丁达尔
效应时散射光强度 I 与哪些因素有 关？
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式中：——波长； N——单位体积中的粒子数 V——单个粒子的体积； n1——纳米粒子折射率 I0——入射光强度； n2——分散介质折射率
（3）分散相与分散介质的折射率相差愈大， 粒子的散射光愈强；
（4）乳光强度与单位体积内胶体粒子数N 成正比。
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9、材料进入超顺磁状态的两个标志 是什么？
①矫顽力由大小
②磁化率不再服从居里-外斯定律
居里-外斯定律 C
T Tc
C——常数；
Tc——居里温度
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10、纳米粒子高矫顽力的起源有哪 两种解释？
（1）散射光强度I与入射光的波长的四
次方成反比，入射光波长，散射越强； （2）散射光强度I与粒子的体积平方成 正比；
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对真溶液，分子体积很小，虽有乳 光，但很微弱；
对悬溶液，粒子直径大于入射光波 长，无乳光，只有反射光；
对溶胶，粒子直径小于入射光波长， 但分子体积大于真溶液，有丁达尔效 应。
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块体纳米材料的光学性质与其内部的 微观结构有关， 突出表现在极小的颗 粒尺寸和庞大的比表面积上。
因此纳米微粒具有同样材质的宏观大 块物体不具备的新的光学特性。主要 表现为如下几方面：
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（1）大块金属具有特征色泽，而纳米级金属 粒子变黑，这是由于粒子尺寸下降时，它们对 可见光的反射率降低。 （2）在红外吸收光谱中，纳米材料会出现宽 频带强吸收这是由纳米粒子大的比表面导致了 平均配位数下降，不饱和键及悬键增多。与常 规大块材料不同，没有一个单一的择优的键振 动模，而是存在一个较宽的键振动模的分布。 因此在光场作用下对光的吸收频率产生较宽的 分布，导致吸收带的宽化。
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3、使电子能隙带隙变宽的因素有什 么？
（1）量子尺寸效应
（2）量子限域效应
（3）表面效应
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4、使电子能隙、带隙变窄的因素有 哪些？
主要当颗粒的粒径↓时，颗粒内部 的内应力↑。
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5、矫顽力随颗粒粒径的变化关系是 怎样的？
HC： 小 → 大 → 小 → 大
颗粒粒径：大 → 小 → 小 → 小
源自文库
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19、纳米材料的电学特性表现在哪 些方面？
（1）电阻与电导
（2）介电特性
（3）压电效应
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20、纳米微粒由于吸附电解质后会 形成双电层，请阐述双电层结构？ 双电层的厚度与哪些因素有关？
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纳米微粒
相反电荷离子 (异电离子) 相反电荷离子
强吸附：紧密层，作用 弱吸附：分散层，作用是 是基本平衡纳米微粒表 进一步平衡纳米微粒表面 面电性。电位急剧下降。 电性。电位缓慢下降。
电位梯度 —— 双电层 双电层厚度 （1/纳米粒子的原子价态）
（1/ 电解质溶液浓度）
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21、为了防止纳米微粒团聚，我们 常常加入表面活性剂，请阐述表面 活性剂的结构和特点。
两亲性→定向排列→形成胶团 →胶团尺寸
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22、表面活性剂如何对纳米微粒表 面进行改性的？
表面活性剂对纳米微粒表面进行改性： （1）表面活性剂亲水基团与纳米微粒
归纳：
电子能(带)隙变宽——吸收带篮移(短 波长、高波数方向)
电子能(带)隙变窄——吸收带红移(长 波长、低波数方向)
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16、纳米材料按传统材料学科分为 哪几类？
纳米材料按传统材料学科分为纳米 金属材料、纳米陶瓷材料、纳米高分 子材料、纳米复合材料。
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17、纳米微粒表面物理修饰的原理 是什么？
表面基团结合生成新结构； （2）表面活性剂降低纳米微粒表面能； （3）表面活性剂在纳米微粒表面形成
空间位阻。
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23、使用表面活性剂来防止纳米粒 子团聚，选用原则是什么？
表面活性剂的选用原则：降低粒子 的表面能，消除表面电荷及表面引 力。
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12、表面接枝改性法中又分为几种 类型？
①聚合和表面接枝同步进行法；
②颗粒表面聚合生长接枝法；
③偶连接枝法。
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13、什么叫纳米材料在红外吸收谱 中的蓝移、红移？
红外吸收谱中峰值吸收频率移向短 波长——蓝移
红外吸收谱中峰值吸收频率移向长 波长——红移
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14、解释电子能隙，电子带隙。
（纳米级） （超顺磁态）
（小于超顺磁临界状态）
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6、纳米材料与常规材料的发光谱产 生差别的原因。
总的来说，纳米材料与常规材料的发光 谱产生差别的原因：
（1）电子跃迁选择定则 （2）量子限域效应 （3）缺陷能级的作用 （4）杂质能级的作用
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7、丁达尔效应与分散粒子的大小及 入射光波长的关系。
电子能隙——正被电子占据的分子 轨道能级与未被电子占据的分子轨 道能级之间的宽度。
电子带隙——半导体中价带与导带 之间的宽度。
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15、使电子能隙改变的因素有哪些？
使电子能级变宽的因素有： 量子尺寸效应； 量子限域效应； 表面效应
使电子能级变窄的因素有： 颗粒粒径 ，颗粒内应力。
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纳米粒子高矫顽力 ①一致转动磁化模式 的起源有两种解释 ②球链反转磁化模式
一致转动磁化模式基本内容是： 当粒子尺寸小到某一数值时，每个粒子就
是一个单磁畴，每个单磁畴的纳米微粒实际上 成为一个永久磁铁。要消除磁性，需较高的矫 顽力。
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11、纳米材料对红外吸收谱图会产 生宽化现象的原因是什么？
1、纳米微粒的光学（性质）特性表 现在哪些方面？
（1）宽频带强吸收 （2）蓝移和红移现象 （3）纳米微粒的发光现象
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2、纳米微粒在吸收谱图中的蓝移和红 移现象是怎样产生的？
当电子的能隙、带隙变宽，电子跃 迁时需能量大时——吸收带蓝移
当电子的能隙、带隙变窄，电子跃 迁时需能量小时——吸收带红移
分散粒子的直径 > 入射光波长，反射；
分散粒子的直径 < 入射光波长，散 射 —— 乳光
纳米微粒分散系以散射作用为主
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8、根据雷利公式说明溶液为什么没 有丁达尔效应？
（1）散射光强度与粒子的体积平方成正比， 对于真溶液，乳光极弱。只有纳米胶体粒 子形成的溶胶才有丁达尔效应；
（2）散射光强度与入射光的波长的四次方 成反比，∴入射光的波长愈短，散射愈强；