纳米材料和纳米结构补充.docx

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1、L讨论影响纳米磁性液体的稳定性及性能的主要因素。pH值、Fe2+/Fe3+浓度、反响温度、反响时间、分散剂均对纳米Fe3O4颗粒的性能有显著 影响，在制备过程中必须严格地加以控制才能得到具有良好磁性能和合适粒径的纳米Fe3O4 颗粒。稀土离子掺杂对Fe3O4颗粒磁性能的影响。2 .铁磁性或亚铁磁性纳米颗粒的单畴尺寸等于其超顺磁性尺寸否？当铁磁或亚铁磁物体小过某一临界尺寸(20-50nm)时，它们就成为单畴颗粒。许多这样 单畴颗粒组成的物质具有超顺磁性。3 .红移引起红移的因素也很复杂，归纳起来有：1)电子限域在小体积中运动；量子限域效应2) 粒径减小，内应力(P=20/r, r为半径，团为外表

2、能)增加，这种内应力的增加会导致能带结 构的变化，电子波函数重叠加大，结果带隙、能级间距变窄，这就导致电子由低能级向高能 级及半导体电子由价带到导带跃迁引起的光吸收带和吸收边发生红移； 激子吸收带- 量子限域效应 激子的概念首先是由Frenkel在理论上提出来的。当入射光的能量小于禁带 宽度(3kBT 有人曾统计如果量子点的尺寸为nm,可在室温下观察到 上述效应。量子点是十几nm。上述效应必须在液氮温度下。7 .用来直接观察材料形态的SEM、TEM、AFM对所测定的样品有哪些特定要求？从它们的 图像中能够得到哪些基本信息？三者都是固体样品。要求：TEM：超薄切片SEM：要求样品外表导电，如不导

3、电那么需镀白 金、黄金或碳AFM：样品要求外表较平整，过于凹凸针尖易断。 提供的信息：TEM：晶粒 大小与分布，包括晶界，甚至能看到晶格条纹SEM：颗粒的大小与分布AFM：主要观察薄 膜外表粗糙度.纳米颗粒的高外表活性有何优缺点？如何利用？优点:外表活性高可以吸附储氢,制备高效催化剂实现低熔点材料缺点:容易吸附团 聚容易失活易被氧化而燃烧。应用：外表吸附储氢、制备高效催化剂、实现低熔点材 料等。8 .举出五种碳的纳米材料，阐述其一维材料与二维材料的结构特点、用途。答：纳米石墨 石墨烯 富勒烯（C60）碳纳米管纳米金刚石薄膜其中石墨烯是二维结构，碳纳米管是一维结构。一维材料：碳纳米管 结构特点：

4、六边形网格翻卷 而成的管状物，管子两端一般有含五边形的半球面网格封口。用途:碳纳米管超级电容器、 碳纳米管储氢材料、碳纳米管吸波剂、碳纳米管异质结构。大规模集成电路。二维材料： 石墨烯结构特点：sp2杂化碳原子形成的厚度仅为单层原子的排列成蜂窝状六角平面晶体。原子厚的碳薄膜片，C-C键之间以sp2键相连。用途：透明导电薄膜、液晶显示材料、 晶体管集成电路。9 .简述纳米材料的力学性能、热学性能与光学性能有怎样的变化？力学性能：由于纳米晶体材料由很大的外表积/体积比，杂质在界面的浓度便大大降低，从 而提高了材料的力学性能，强度变低，塑性变好，韧性变好。热学性能：纳米微粒由于颗粒 小，外表能高，比

5、外表原子数多，活性大。因此，熔点降低，烧结温度降低、晶化温度降低。 光学性能： 纳米颗粒存在量子尺寸效应和界面效应；宽频带吸收：对可见光反射率低； 蓝移现象：吸收波向短波移进；纳米微粒发光：尺寸小于某定值时，特定波长激发下发 光；在溶胶中，胶体的高分散性和不均匀性使其具有特殊的光学性质。10 .何为纳米材料的自组装？用于制备纳米结构的微乳液体系一般有几个组成局部？ 答: 自组装：纳米材料的自组装是在合适的物理、化学条件下，原子、分子、粒子和其他结构单元，通过氢键、范德瓦尔斯键、静电力等非共价键的相互作用、亲水疏水相互作用，在系统 能量最低性原理的驱动下，自发地形成具有纳米结构材料的过程。组成：

6、外表活性剂、助外表活性剂、有机溶剂和水 25何谓“取向搭接Oriented attachmentv “奥斯德瓦尔德熟化Ostwald ripening” ?取向搭接：纳米粒子在自组装过程中 总是在不停地做无规的布朗运动，当相同晶面彼此靠近时，由于晶面上的原子排列和晶格间 距相同，因此可以形成更多的化学键（配位数），从而大大降低体系的自由能。奥斯瓦尔德熟化（或奥氏熟化）是一种可在固溶体或液溶胶中观察到的现象，其描述了一种非均匀结构随时间流逝所发生的变化：溶质中的较小型的结晶或溶胶颗粒溶解并再次沉积到较大型的结晶或溶胶颗粒上。16)17)18)19)20)21)22)23)24)25)26)27)

7、28)29)30)模板材料: 纳米膜： 掺杂: 接枝： 修饰： 缺陷：Template-based synthesis of matencalnanolayer；dope；Graft；modified；dcffcct；Nano materials：Combustion synthesiscarbon nanotubes：纳米材料: 燃烧合成: 碑纳米管: 纳米 H 细装膜：、ano selfassembledI京子团族：Atomic Dusters表曲与界 |hl效应：surface and inteface 小尺寸效应:Small size effect超 分子体 系：super molec

8、ular systems隆穿效应：tunneling cttect.为什么金属纳米粉呈现黑色？这是小尺寸效应的表现，当金属粒径小到光波波长以下，金属的反射率极低，故呈现黑色。 13.请举例说明纳米技术的“自上而下”和“自下而上”方法。“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；“针尖书写”是“自上而下”的主要技术之一。“自下而上”最典型的例子是3维打印、基因药物。纳米科技研究的技术路线“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，这主要是利用化学和生物学技术。14 .纳米微粒外表修饰的目的是什么？纳米

9、微粒的外表修饰就是用物理、化学方法改变纳米微粒外表的结构和状态，实现人们对纳 米微粒外表的控制. 通过对纳米微粒外表的修饰，可以到达以下4个方面的目的：（1）改 善或改变纳米粒子的分散性；（2）提高微粒外表活性； 使微粒外表产生新的物理、化 学、机械性能及新的功能；（4）改善纳米粒子与其它物质之间的相容性.15 .什么是C60?C60分子是由20个六边形环和12个五边形环组成的球形32面体，其中五边形环只与六边形环相邻，而不相互连接；32面体共有60个顶角，每个顶角由一个碳原 子占据，这种32面体也可看成是由20面体经截顶后形成的，故又称截顶20面体。1 .纳米尺度是指l100nm。2 .纳米

10、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 .当材料的某一维、二维或三维方向上的尺度到达纳米范围尺寸时，可将此类材料称 为低维材料。5 . 一维纳米材料中电子在2_个方向受到约束，仅能在 1 个方向自由运动，即 电子在2个方向的能蚩已量子化。一维纳米材料是在纳米碳管发现后才得到广 泛关注的，又称为蚩子线 。6 . 1997年以前关于Au、Cu. Pd纳米晶样品的弹性模蚩值明显偏低，其主要原因 是材料的密度偏低。7 .纳米材料热力学上的不稳定性表现在纳米晶粒容易长大和祖变两个方 面。8 .纳米材料具有高比例

11、的内界面，包括晶界、相界、畴界等。9 .根据原料的不同，溶胶-凝胶法可分为：水溶液溶胶-凝胶法和 醇盐溶胶凝胶法10.隧穿过程发生的条件为 回。2 。11 .磁性液体由三局部组成：磁性颗粒、外表活性剂和基液。12 .随着半导体粒子尺寸的减小，其带隙熠加，相应的吸收光谱和灵光光谱将向 短波方向移动，即蓝移。13 .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的 。在激发停止后还继续发射一定时间的光为 磷光。14 .根据碳纳米管中碳六边形沿轴向的不同取向，可将其分成三种结构：扶手椅型、锯齿型、螺 旋型. STM成像的

12、两种模式是恒电流模式和恒高度模式。173TM、AFM的基本原理是什么？相比SEM、TEM有哪些优点？ STM的基本原理是利用 量子理论中的隧道效应，当金属探针与样品外表间距小到lnm左右时，就会出现隧道效应， 电子从一个电极穿过空间势垒到达另一电极形成电流一一隧道电流。STM具有原子级的高 分辨率，其在平行和垂直于样品外表方向的分辨率分别可达O.lnm和O.Olnm；可以观察单 个原子层的局部外表结构，因此可以直接观察到材料外表的缺陷、外表重构、外表吸附体的 形态和位置，以及由吸附引起的外表重构。另外，STM在成像时对样品呈非破坏性，实验可 在真空或大气及溶液中进行。AFM是利用针尖与样品外表

13、原子间的微弱作用力来作为反 馈信号。AFM的分辨率横向可达O.lnm,纵向为O.Olnm,不受样品外表导电性的限制， 对工作环境和样品制备的要求比电镜要求低得多，不仅可以用于真空、大气，甚至可应用于 溶液中。18 .纳米材料晶态的表征方法有哪些？ XRD （X射线衍射）、TEM （透射电子显微镜）.为什么普通光学显微镜无法用于纳米材料显微结构的表征？光学显微镜测定范围为0.2150um,因此光学显微镜适合于亚微米和微米级的测定，并不 适合纳米尺寸范围颗粒的测定。19 .介孔材料及其结构特点？ 孔径大于50nm的孔称为大孔，小于2nm的孔称为微孔，孔 径为250nm的多孔材料称为介孔材料。介孔材

14、料具有以下特点：（1）长程结构有序（2） 孔径分布窄并可在l.510nm之间系统调变（3）比外表面积大，可达1000 nf/g （4）孔隙率 高（5）外表富含不饱和基团等。第1章纳米微粒的基本特性1.1 久保理论尺寸效应1.2 外表与界面效应体积效应1.3 量子尺寸效应宏观量子隧道效应宏观特性热学性能1.4 力学性能磁学性能1.5 光学性能催化性能第2章纳米颗粒的结构与物理和化学特性颗粒的结构与形貌2.1 物理特性2.1.1 热学2.1.2 磁学2.1.3 光学2.1.4 外表与界面活性化学特性2.1.5 吸附非电解质吸附电解质吸附2.1.6 团聚与分散团聚分散2.1.7 流变特性第3章纳米颗

15、粒和纳米固体材料的制备3.1 气相法制备纳米颗粒3.1.1 气体冷凝法（低压气体中蒸发法）活性氢一熔融金属反响法3.1.2 溅射法流动液面上真空蒸镀法3.1.3 通电加热蒸发法混合等离子法3.1.4 激光诱导化学气相沉积（LICVD）爆炸丝法3.1.5 化学气相凝聚法（CVC）和燃烧火焰一化学气相凝聚法（CFCVC）液相法制备纳米颗粒3.1.6 沉淀法3.1.7 喷雾法3.1.8 水热法（高温水解法）3.1.9 溶剂挥发分解法3.1.10 溶胶一凝胶法（胶体化学法）3.1.11 辐射化学合成法3.1.12 多元醇法3.1.13 微乳液法3.1.14 低温燃烧合成法3.1.15 冷冻干燥法固相法

16、制备纳米颗粒3.1.16 机械法爆轰法3.1.17 固相合成法机械力化学合成3.2 纳米固体材料的制备纳米金属与合金材料的制备3.2.1 纳米相陶瓷的制备纳米薄膜和颗粒膜的制备第四章纳米材料制备过程中的机械理化学效应4.1 基本概念无机材料在机械力作用下发生的效应第五章纳米材料的表征5.1 颗粒粒度分析5.1.1 电镜观察法5.1.2 激光粒度分析法5.1.3 沉降法粒度分析5.1.4 电超声粒度分析法结构表征5.1.5 电子显微镜分析5.1.6 振动光谱技术和核磁共振5.1.7 X射线结构分析技术524 X射线光电子能谱5.2.5 扫面隧道显微术5.2.6 原子力显微术性能表征5.3.1 力

17、学性能5.3.2 热学性质5.3.3 光学性质5.3.4 磁性5.3.5 电学性质5.3.6 扩散问题第6章纳米复合材料的结构与性能6.1 复合涂层材料高力学性能材料6.2 高分子基纳米复合材料磁性材料6.3 光学材料高介电材料6.4 仿生材料第7章纳米结构和纳米材料的应用7.1 纳米结构的应用量子磁盘与高密度磁存储7.1.1 高密度记忆存储元件单电子晶体管的用途7.1.2 高效能量转化纳米结构超微型纳米阵列激光器7.1.3 光吸收的过滤器和调制器微型传感器7.1.4 纳米结构高效电容器阵列超高灵敏度电探测器和高密度电接线头7.1.5 纳米结构离子别离器7.2纳米材料的应用纳米材料的应用7.1.6 陶瓷增韧磁性材料7.1.7 纳米微粒的活性及其在催化方面的应用在生物和医学上的应用7.1.8 光学应用在其他方面的应用