纳米技术与材料制备

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，它的优点是：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。

电子显微分析的局限性在于：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。

二、纳米微粒尺寸的评估

1、什么是晶粒？什么是一次颗粒？

晶粒――单晶颗粒。颗粒内部为单相，无晶界；

一次颗粒――含有低气空率的独立的粒

子。颗粒内部可以有界面，如相界晶界等；

2、什么是团聚体？什么是二次颗粒？

团聚体――由一次颗粒通过表面力或固体桥键作用形成的更大的颗粒。团聚体内部含有相互连接的气孔网络。团聚体可以分为硬团聚体和软团聚体两种。团聚体的形成过程使体系能量下降。

二次颗粒――人为制造的粉料团聚粒子。

3、球形颗粒的尺寸怎样定义？

球形颗粒――颗粒尺寸为直径；

4、不规则颗粒的尺寸怎样定义？

不规则颗粒：颗粒尺寸为等当直径（如体积等当直径，投影面积直径等）。

5、透射电镜观察法（TEM）测量纳米粒子平均粒径的方法有哪些？

透射电镜观察法（TEM）测量纳米粒子平均粒径的方法有：交叉法；绘制分布图法。

6、透射电镜观察法（TEM）测量纳米粒子平均粒径的方法有什么缺点？

缺点是（1）测得的颗粒粒径往往是团聚体的粒径；

（2）测量结果缺乏统计性。

7、X射线衍射线线宽法（谢乐公式）测定晶粒度时，当颗粒为单晶时测得的是什么尺度？

当颗粒为单晶时，测得的是颗粒度。

8、X射线衍射线线宽法（谢乐公式）测定晶粒度时，当颗粒为多晶时测得的是什么尺度？

当颗粒为多晶时，测得的是组成颗粒的单个晶粒的平均晶粒度。

9、比表面积法测量纳米粒子粒径容量法测定的原理。

容量法――测定已知量的气体在吸附前后的体积差，进而得到气体的吸附量。

10、比表面积法测量纳米粒子粒径重量法测定的原理。

重量法――直接测定固体吸附前后的重量差，计算吸附气体的量。

11、比表面积法测量纳米粒子粒径有容量法和重量法，其中容量法又有两种不同的操作，分别是什么？

分别是ⓐ保持气体体积不变，测定吸附平衡前后系统压力变化——定容法

ⓑ保持系统压力不变，测定吸附平衡前后气体体积变化——定压法

12、比表面积法测量粒经的测定范围是多少？

比表面积法测量粒经的测定范围约为0.1～1000m2/g

三、纳米材料的主要研究内容及基本理论

1、纳米材料从狭义来说如何定义？

纳米材料从狭义来说是指原子团簇、纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体材料。

2、纳米材料从广义来说如何定义？

纳米材料从广义来说是指晶粒或晶界等显微构造能达到纳米尺寸水平的材料。

3、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。

4、纳米材料按应用目的分为哪几类？

纳米材料按应用目的分为纳米电子材料、纳米磁性材料、纳米隐身材料、纳米生物材料。

5、原子团簇的独特性质是什么？

原子团簇的独特性质是（1）表面效应；（2）幻数效应；（3）光的量子尺寸效应和非线性效应；（4）库仑堵塞与量子隧穿；（5）电导的几何尺寸效应。

6、纳米微粒、原子团簇和通常的微粉的尺寸由大至小的排列顺序：

原子团簇 < 纳米微粒 < 通常的微粉

7、什么是纳米碳管？

纳米碳管是由纯碳元素组成，是类似石墨六边形网格翻卷而成的管状物。纳米碳管直径一般在1～20nm，长度可以从纳米至微米量级。

8、纳米棒、纳米丝和纳米线的长度/直径的比值如何定义？

长度/直径 < 1000nm――纳米棒

长度/直径 > 1000nm――纳米丝或纳米线

9、量子尺寸效应的两种不同表达方式是：（1）当粒子尺寸下降到某一值时，