纳米材料总结

1.科学发展史的三个阶段和相关尺度

18世纪中叶，机械化工业时代，它的标志尺度是毫米。20世纪以电子技术为代表，微米。21世纪，纳米技术为代表的新兴科技，第三次工业革命。

2.自然界的纳米现象

荷花为什么出污泥而不染？（荷花自净与其表面微观结构有关，其表面分布很多疏水性的突起，使液滴无法浸润，顺着倾斜的表面滑落并带走灰尘）

壁虎飞檐走壁（壁虎的脚底部长着数百万根极细的刚毛每根刚毛末端又有一千多根顶部呈刮铲状的更细的分支毛，使得手掌与墙间产生巨大的分子引力）

3.影响21世纪的三大科技是：信息技术、生物技术和纳米技术。

4.纳米科技的最高境界是直接操纵原子、分子来构建具有特定功能的纳米结构、纳米材料和纳米器件。

5.为什么纳米材料产生特殊的性能。

（四大效应）这些具有特殊结构的纳米材料，则会产生包括表面效应、特殊的光学性质、磁性质以及力学性质等和往常材质不同的效应，使得相同的原料可以在加工后产生不同的用途。

6.纳米材料没有副作用吗？（易团聚，吸附，不易回收，易造成二次污染）

7.DNA芯片或称作基因芯片，实质上是一种高密度的寡聚核苷酸(DNA探针)阵列。

8.纳米科技的科学意义是什么？

纳米技术将实现超高密度的信息存储器、量子光电器件、纳米功能材料、自组装高分子薄膜材料、分子识别型的新药物和传感器，将对21世纪的信息科学和生命科学产生深远的影响

9.纳米材料的发展大致划分为3个阶段

第一阶段(1990年以前)主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米材料，研究评估表征的方法。第二阶段(1994年前)如何利用纳米材料的特殊性能，设计纳米复合材料。第三阶段(从1994年到现在)纳米组装体系的研究。

10.纳米结构单元有哪些？如何区分和表达？具体的代表性材料是有哪些？

纳米结构单元零维（量子点）：团簇、纳米粒子一维（量子线）：纳米线、纳米管、纳米棒（纳米纤维）二维（量子肼）：纳米带、超薄膜、多层膜三维：纳米块体（纳米孔洞）

11.纳米复合材料的复合方式有哪些？举例

0-0复合：不同种类的纳米粒子复合而成的纳米固体

0-1复合：把纳米粒子分散到一维纳米纤维（管）表面

0-2复合：把纳米粒子分散到二维薄膜材料中

0-3复合：把纳米粒子分散到常规的三维固体中

介孔复合体：把纳米粒子填充到介孔材料的介孔之中

12不同维度的量子材料的态密度-能量的关系图的区分

13判断是否具有量子效应是由什么来决定的？(费米能级）

14纳米材料的四大效应及相关实例

表面效应：随着粒径减小，表面积急剧变大导致表面原子数迅速增加，表面能迅速增加。表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合，故具有很大的化学活性。负面问题：易团聚吸附。例子：纳米金属颗粒易自燃。

小尺寸效应：由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。例子：纳米金属颜色的变化，特殊的热学性质，特殊的磁学性质，特殊的力学性质（米陶瓷材料却具有良好的韧性）特殊的催化性能和选择性

量子尺寸效应：当热能、电场能或者磁场能比平均的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子尺寸效应。量子尺寸效应主要影响：导体向绝缘体的转变、吸收光谱的蓝移，波长变宽、纳米材料的磁化率（磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关）纳米颗粒的发光现象

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。扫描隧道显微镜（STM）

15纳米颗粒的熔点计算公式

Tm/Tb=1-C/D,其中Tm是粒径为D的纳米颗粒的熔点，Tb是相应块体材料的熔点，C是材料常数，单位是nm。

16纳米的银导电吗？为什么？不导电。当材料尺寸小到一定程度时，能带理论就不适用了。

在纳米颗粒中原子个数是有限的，此时能级之间的间隔就不容忽视，也就是说纳米材料的电子能级是不连续的。

17纳米材料合成方法：化学气相沉积法，液相法----沉淀法（直接沉淀，均匀沉淀，共沉淀）、溶胶-凝胶法、微乳液法和水热合成法；沉淀法的基本类型：直接沉淀，均匀沉淀，共沉淀；微乳液法的主要成份：水、有机溶剂、表面活性剂、助表面活性剂；快速合成方法：模板法分子自组装技术合成纳米材料

18.生物医学领域理想的纳米粒应具备哪些性质？(1)具有较高的载药量；(2)具有较高的包封率；(3)有适宜的制备及提纯方法；(4)载体材料可生物降解，毒性较低或没有毒性；(5)具有适当的粒径与粒形；(6)具有较长的体内循环时间。

19.纳米药物的优势是什么？纳米药物为什么具有更好的吸收效果？基于纳米材料的何种效应？（纳米载体尺寸小纳米载体比表面积高，基质可控制药物释放，可制成靶向定位给药系统，改进了给药途径）表面效应，小尺寸效应

20大分子和颗粒进入和排出细胞的方式有哪些？胞饮、吞噬、胞吐

21.TiO2的光催化反应由三个相互关联的过程组成：受能量大于TiO2禁带能量的光子激发，产生电子-空穴对，这是TiO2产生光催化反应的前提条件；光生电子和空穴的有效分离；分离的电子和空穴向TiO2所吸附的物质转移。（图解方程式：TiO2+hv==e-+h+ OH++h-==OH-（具有很强氧化性，能把大多数有机污染物降解）O2+e-==O2-OH-+有机物+O2==CO2+H2O）

22.动力学平衡公式平衡时间：teq = L2 / 2D L 是扩散长度,尺寸 D 是扩散系数（常数），电导率

23.纳米尺寸材料的优劣优点: 与电解质接触的更高的比表面积、更短的扩散路径、固相反应比块体材料发生更容易缺点: 团聚、制备困难、需要更多的粘合剂（功率密度低）微米尺寸材料的优劣易操作、好的稳定性、新的储锂机理、动力学限制、、低容量

24为什么微纳复合材料具有更好的电化学性能？动力学改善、易操作、好的稳定性、新的储锂机理改善了纳米尺寸的缺点。

25燃料电池催化剂的利用率与什么有关？高比表面积，高的电子电导率（金属掺杂）

26形貌和结构对催化剂的性能有什么影响？为什么有影响？颗粒越小催化活性相对越高

27什么样的结构有利于提高催化剂的利用率？核壳结构，合金，纳米孔高度分散纳米颗粒

28纳米技术对未来军事影响有哪些？（1实现了武器系统超微化型2未来战争将更加透明3将改变战争的形态4战争的急剧性增大5耗费下降）