纳米化学的进展

纳米化学的进展

摘要:本文初步分析了当前一些国家和地区对纳米技术研究的投资情况。叙述了纳米工艺市场的概况。介绍了不同领域纳米技术应用现状,在此基础上指出了纳米技术存在的问题和未来的纳米科技发展方向。综述了纳米结构化学品四大特征及其应用，金属氧化物纳米材料的制备新进展，纳米技术与化妆品应用研究，纳米客体复合材料新型沸石分子筛主体研究进展，Ni-P基纳米化学复合镀研究现状，纳米化学复合镀层的结构与性能特点等方向，并且对纳米化学的进展和未来进行分析。

关键词：纳米化学结构纳米材料纳米技术复合镀

纳米科技的发展给人们展现了神奇的纳米新世界,同时也使化学面临诸多新的挑战。人们已经发现,当物质的尺寸逐渐变小而进入纳米领域时,会表现出许多不同于宏观“大块”物质的神奇性质:陶瓷可以摔不碎,金属可以不导电,等等。这些神奇的特性给新材料的制备和新器件的开发提供了广阔的空间。那么,如何制备这些纳米尺度的物质呢?化学家们对此有着责无旁贷的义务。

从化学的角度来看,纳米材料是原子数目在103到109之间的原子或分子的某种聚集体。化学家们对小分子的合成已经积累了相当丰富的经验,而这个尺度的东西对化学家来说,是个“庞然大物”,是一种新的挑战。

按工作的本性，化学家习惯于在纳米尺度上操纵物质。由于这一点，化学技术已经影响社会的每个方面，纳米技术的第一批重要应用和它对日常生活的影响很可能是通过化学来得到的。当化学技术涉及到社会的每个方面时，大部分化学产品，尤其是聚合物的大量原料是受到限制的。因此，与现有化学体系兼容的新的化学原料也提供了普通技术得不到的明显价值。由于它们是混合的、三维的、纳米级的，纳米结构的化学品代表了在过去20年内要开发的完全新的化学原料技术[1]。

纳米结构化学品有四大特征

1、它们是单分子，不是如氢键化的网状分子构成的可变的组合物。

2、它们的大小范围从0.7-50nm，比小分子大，而比大分子要小。

3 、它们的系统性化学使之可能控制功能性，立体化学，反应性和物理性质。

4、它们具有确定的3-d开头的多面体几何。

富勒烯和金属簇是极好的例子，而平面的烃类、超分子、粒子和碳纳米管则不是纳米结构化学品。

纳米结构化学技术给化学和材料研究提供了新的工具。该技术的出现源于在分子水平上控制材料的物理和生物功能，以及巨大地改进传统材料的物理性质需求。纳米结构化学品（第一批可提供的商业化类型）的化学多样性是巨大的，并且平行于传统有机系统的化学品，还可配合到健全的和精确地定义的无机（硅+氧）纳米结构。当配入到聚合物中，纳米结构化学品提供纳米复合材料性质，同时保持或改善可加工性能，因此提供一切齐全的用途。纳米结构化学品所提供的潜力不仅革新了塑料工业，而且革新整个技术社会，从汽车到医疗购置、到计算机、到体育设备[2]。

金属氧化物纳米材料的制备新进展

金属氧化物纳米材料广泛应用于制作催化剂、精细陶瓷、复合材料、磁性材料、荧光材料、湿敏性传感器及红外吸收材料等。山东师范大学化学系唐波、葛介超、王春先、张国英、吴长举、舒春英等人综述了近5年来金属氧化物纳米材料的制备方法、研究现状;讨论了这些方法的优缺点。指出液相法,尤其是溶胶-凝胶法、沉淀法、水解法、微乳液法、水热溶剂热法等是目前制备纳米金属氧化物材料最广泛应用的方法。而超声技术、微波辐射技术、交流

电沉积技术、超临界流体干燥技术、非水溶剂水热技术等新技术与传统液相法的有机结合,是制备高纯度、小粒径、均匀分散的金属氧化物纳米粉体的最有前途的方法[3]。

固相法：贾殿赠在固相配位化学反应的基础上,将室温固相配位化学反应引入金属氧化物纳米粒子的合成中,提出一种室温固相化学反应合成纳米材料的新方法,即用室温固相化学反应首先制得前驱物,进而前驱物经热分解得纳米金属氧化物。此法不仅是无溶剂反应,而且许多反应可在室温或低温条件下发生。因此从原料的使用、合成条件及合成工艺等方面考虑,固相配位化学反应法在合成新颖纳米材料方面具有其潜在的优点。目前采用此新方法已制得纳米CuO[7]、ZnO、NiO等[4]。

液相法：液相法因其相关的工业过程控制与设备的放大技术较为成熟,具有更强的技术竞争优势。该法比较容易控制成核,从而容易控制颗粒的化学组成、形状及大小,而且该方法添加的微量成分和组成较均匀,即使是对于很复杂的材料也可以获得化学均匀性很高的粉体。不过,该法极易引入杂质(如部分阴离子等),造成所得粉体纯度不够。近年来,超声、微波辐射、电弧放电、共沸蒸馏等物理技术的引入,使普通液相法制备纳米粉体得到了新的发展。液相法大致可分为以下几种方法：溶胶-凝胶法[5]、共沉淀法[6]、均匀沉淀法[7]、交流电沉积法[8]、超声沉淀法[9]、醇盐水解法[10]、微波水解法[11]、水热法[12]。

气相法：气相法是直接利用气体、或通过各种手段将物质变成气体,使之在气态下发生物理变化或化学变化,最后在冷凝过程中凝聚长大形成纳米粒子的方法。气相法的特点是粉体纯度高、颗粒尺寸小、团聚少、组分易控、缺少液体,因而能达到高温且较适于氧化物纳米粉末的合成。多年来,科技工作者在气相法的基础上不断引进新技术,成功地制备了MgO、Al2O3、ZrO2、Y2O3等多种金属氧化纳米颗粒[13]

纳米技术与化妆品应用研究：

一般认为化妆品对皮肤的清洁护肤营养和保护作用主要取决于通过渗透或吸收进入皮肤中的各种功效成分。而传统工艺所生产的各种活性成分却往往难以充分发挥作用，我们知道化妆品的各种性能及质量除了与配方生产设备和工艺密切相关外关键取决于化妆品中功效成分的粒子大小，功效成分的粒子越小就越容易透过皮肤角质层而到达皮肤深层，起到应有的护肤和疗肤效果。反之即便是很好的配方也不能对皮肤产生应有的护理和保养作用。基于此化妆品的研制者一直致力于化妆品功效添加剂粒子细小化的工作这一点与纳米技术点的发展是不谋而合结台纳米生物学纳米材料学等学科优势将各种化妆品材料/原料纳米化的技术即为化妆品纳米化技术利用纳米化技术可使各种纳米级化妆品功效成分颗粒能够顺利渗透到皮肤深层并通过其产生的表面效应和尺寸效应最大限度地发挥护肤疗肤效果。目前对纳米化妆品的研制‘第一步是要突破微米级(100一300nm)第二步就是进入国际上所公认的纳米尺度(1一100m)范围内。纳米技术在化妆品中的应用包括1.在化妆品添加剂经皮给药中的应用，2.在化妆品乳化技术中的应用，3.在防晒产品中的应用，4.在天然药物化妆品中的应用，5.在化妆品包装材料中的应用[14]。

纳米客体复合材料新型沸石分子筛主体研究进展[15]

沸石分子筛自本世纪四十年代合成以来被广泛用于吸附、异相催化、气体分离以及离子交换等领域.近年来，它已不局限于这些传统领域，在诸如信息储存材料、非线性光学材料、沸石电池、沸石电极、沸石快速离子导体材料、沸石化学传感以及沸石高分子复合材料中获得了应用.沸石在这些新领域的应用，对于沸石分子筛作为“新材料”的研究及沸石材料科学起到了有力地推进作用。

近年来，沸石化学家选取分子筛作为主体，将纯物质或复合材料作为客体在沸石孔道内作定向生长或分布排列组装制造出具有可控的微观结构的纳米客体，从而构筑了新型纳米复合材料.这将有利于实现材料化学家试图从分子水平生产光学、电子、磁学等分子元件，于促进纳米科学的研究具有十分重要的作用.

构成这类材料的首要因素是主体(host)与客体(guest，).目前研究的上体大多采用大孔道沸石分子筛.有关沸石A.x，Y以及MOR，s()D.ZsM一5.MCM一41.vPI一5AP 5.SAP()一5(11)等作为上体居多.大尺寸孔道(或笼)有利于组装.上体纳米最级的分子筛孔道(或笼)网格在控制客体定向排列的同时，也把客体粒子生长尺度控制在纳米最级.同时，分子筛对网格内量子点或量子线等纳米客体进一步聚合，起到了动力学阻碍作用，因而使纳米客体产生“钝化”稳定作用.目前，被组装的客体已有金属簇合物、半导体元素簇合物、金属经基簇合物、金属碳基化合物、金属有机络合物、金属半导体化合物、金属氧化物和金属卤化物、碳、有机化合物以及高分子聚合物等.

目前有关新型沸石分子筛孔道内组装纳米客体构筑新型主体一客体纳米复合材料研究引起了有关研究者兴趣，但工作刚刚起步.无论从材料的制备方法、表征、性质及应用等方面均不够成熟，有许多课题尚需不断深入研究解决;要积极开展量子限域效应所致材料的光学性质《如非线性性质)及发光现象研究，以期开发出新型光学材料;加强这类材料的磁学性能研究，以期开发出新型磁学材料，如超顺磁材料等.

Ni-P基纳米化学复合镀研究现状[16]

天津大学化工学院应用化学系王为，李克风阐述了Ni-P基纳米化学复合镀层沉积机理、结构、性能特点及影响因素。纳米材料科学的发展为复合镀层的发展提供了新的机遇。利用化学复合镀技术将纳米颗粒引入金属镀层中,由于纳米粒子独特的物理及化学性能,使得其形成的纳米化学复合镀层性能更加优异,这是纳米材料技术与化学复合镀技术结合的结果,是化学复合镀技术发展中又一次质的飞跃。尽管纳米复合镀技术的研究起步较晚,但纳米复合镀层所表现出的诸多优异的性能已使其迅速成为复合镀技术发展的热点。

纳米化学复合镀是指用化学镀的方法使不溶于镀液的纳米固体微粒和金属发生共沉积,从而得到具有较高硬度、耐磨、耐热、耐蚀以及装饰性等功能性镀层。在化学复合镀中,镀液本身既含有氧化剂又含有还原剂,所以镀层形成不需要外加电流。纳米颗粒在镀液中的悬浮以及沉积并镶嵌在化学镀层中的机理主要有以下几种:吸附机理、力学机理以及胶体理论等。

纳米化学复合镀层的结构与性能特点：与普通镀层相比,纳米化学复合镀层在结构上主要有以下两个特点:(1)镀层由大量均匀弥散分布于基质金属中的纳米粒子与基质金属两部分组成,因而其具有多相结构[;(2)纳米粒子与金属共沉积的过程中,纳米粒子的存在将影响基质金属的结晶过程,使基质金属的晶粒大大细化,甚至可使基质金属的晶粒小到纳米尺度而成为纳米晶。

从性能上讲,与普通镀层相比,纳米化学复合镀层的许多性能都有大幅度提高,包括:硬度、耐磨性、抗高温性能、耐腐蚀性能、电催化性能、光催化性能等。因此,纳米化学复合镀层正获得越来越广泛的研究,并且开始在生产中得到应用。

影响纳米化学复合镀层的主要因素有:纳米颗粒的种类、尺寸、形状及分散状态,表面活性剂和其它添加剂的加入,pH值及施镀温度等等。

正如我国著名科学家钱学森指出的: “纳米技术是21世纪科技发展的重点,会是一次技术革命,而且还会是一次产业革命”。纳米化学、纳米技术的发展,正按钱学森所指出的方向发展。然而,必须清醒地看到,纳米技术目前存在一些有待解决的问题17]。

纳米技术的应用,已制作出许多纳米产品和生产出一些纳米材料。如1991年制作成功纳米碳管;1993年中科院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功地书写“中国”二字,这是纳米技术较高水平的应用;我国科学家用水热合成法,将四氯化碳制成金刚石的纳米粉,被国际刊物誉为“稻草变黄金”;同年,清华大学范守善研究小组成功地研制出直径为3~50纳米、度长为微米级的氮化礞半导体;2001年,美国贝尔实验室一研究小组利用单分子制成了晶体管,等等。但不能因此认为纳米材料的品种已非常之多、量非常之大,甚至出现有人到处“打着纳米的旗号,热衷于炒作,随便给商品贴纳米标签”,这是一种极端;另一种极端则认为目前纳米技

术的研究仍局限于实验室。著名化学家白春礼认为,两种观点都是比较极端。白春礼还认为,纳米器件处于实验室研究阶段,要使纳米器件广泛走入市场,可能需要十年或更长的时间。总之,纳米技术已普遍受到重视,纳米技术已开始应用制成一些纳米产品和纳米材料,纳米器件仍处在实验室研究中,纳米技术时代还未到来。

参考文献

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[17]琼州大学,海南五指山572200吴映民纳米技术面临的问题)

水热法制备纳米材料

实验名称：水热法制备纳米TiO2 水热法属于液相反应的范畴，是指在特定的密闭反应器中采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。在水热条件下可以使反应得以实现。在水热反应中，水既可以作为一种化学组分起反应并参与反应，又可以是溶剂和膨化促进剂，同时又是一种压力传递介质，通过加速渗透反应和控制其过程的物理化学因素，实现无机化合物的形成和改进。 水热法在合成无机纳米功能材料方面具有如下优势：明显降低反应温度（100-240℃）；能够以单一步骤完成产物的形成与晶化，流程简单；能够控制产物配比；制备单一相材料；成本相对较低；容易得到取向好、完美的晶体；在生长的晶体中，能均匀地掺杂；可调节晶体生成的环境气氛。 一．实验目的 1.了解水热法的基本概念及特点。 2.掌握高温高压下水热法合成纳米材料的方法和操作的注意事项。 3.熟悉XRD操作及纳米材料表征。 4.通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题的能力。 二．实验原理 水热法的原理是：水热法制备粉体的化学反应过程是在流体参与的高压容器中进行，高温时，密封容器中有一定填充度的溶媒膨胀，充满整个容器，从而产生很高的压力。为使反应较快和较充分的进行，通常还需要在高压釜中加入各种矿化物。 水热法一般以氧化物或氢氧化物（新配置的凝胶）作为前驱物，他们在加热过程中溶解度随温度的升高而增加，最终导致溶液过饱和并逐步形成更稳定的氧化物新相。反应过程的驱动力是最后可溶的的前驱物或中间产物与稳定氧化物之间的溶解度差。 三．实验器材 实验仪器：10ml量筒；胶头滴管；50ml烧杯；高压反应釜；烘箱；恒温磁力搅拌器。 实验试剂：无水TiCl4；蒸馏水；无水乙醇。 四．实验过程 1.取10mL量筒, 50mL的烧杯洗净并彻底干燥。 2.取适量冰块放入烧杯中，并加入一定的蒸馏水形成20mL的冰水混合物，用恒温磁力搅拌器搅拌，速度适中。

纳米材料的研究进展及其应用全解

纳米材料的研究进展及其应用 姓名：李若木 学号：115104000462 学院：电光院

1、纳米材料 1.1纳米材料的概念 纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型人介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著不同。 1.2纳米材料的发展 自20世纪70年代纳米颗粒材料问世以来，从研究内涵和特点大致可划分为三个阶段： 第一阶段（1990年以前）：主要是在实验室探索用各种方法制备各种材料的纳米颗粒粉体或合成块体，研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于普通材料的特殊性能；研究对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这种材料称为纳米晶或纳米相材料。 第二阶段（1990~1994年）：人们关注的热点是如何利用纳米材料已发掘的物理和化学特性，设计纳米复合材料，复合材料的合成和物性探索一度成为纳米材料研究的主导方向。 第三阶段（1994年至今）：纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构材料体系正在成为纳米材料研究的新热点。国际上把这类材料称为纳米组装材料体系或者纳米尺度的图案材料。它的基本内涵是以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝、管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。

2、纳米材料：石墨烯 2.1石墨烯的概念 石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。 石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。 另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体（monocrystalline silicon）高，而电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。 作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

纳米材料的化学性质

纳米材料的化学性质 摘要：本文主要阐述了纳米材料比表面积的特征结构，及由其结构而导致的独特的化学性能， 并讲述了纳米材料化学性能在催化剂方面的实际应用。 关键字：纳米材料纳米纳米化学纳米材料的应用纳米催化剂 Summary:This text mainly elaborated the Na rice's material accumulates than the surface of characteristic structure, and from its structure but cause of special chemistry function, and related the Na rice material chemistry function's actual application in catalyst. Key word:The applied Na rice of the Na rice material Na rice Na rice chemistry Na rice material catalyst 纳米微粒独特的比表面积 人们通常把粒径分布在1~100nm 的细微粒子称为纳米粒子,纳米粒子 的集合体称为纳米粉末。纳米粒子的 尺寸与化学中胶体粒子大致相当,介 于原子、分子与块状物体之间,用肉 眼或性能最优良的光学显微镜均无法 辩认,但可借助电子显微镜观察。纳 米粒子的比表面积是纳米微粒一个非 常重要的参数。 球体颗粒的表面积与直径的平方成正 比，其体积与直径的立方成正比，故 其表面积与直径成反比。随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子所占的 百分数将会显著增加。对直径大于0.1um的颗粒的表面效应可忽略不计，当尺寸小于0.1um 时，其表面原子百分数急剧增加，甚至1g超微颗粒表面积的总和可高达100平方米. ③ 纳米微粒的团聚 由于纳米微粒的比表面积大，表面能升高。如铜粉，粒度为100um时，每克的比表面 积为4.2×10∧3平方厘米，当它的粒度为1um时，4.2×10∧5平方厘米，大了100倍，表 面的原子数所占的比例也大大增加了，因而其表面活性增强，粒子之间的吸引力增加④。 团聚颗粒结构图⑤ 纳米微粒在团聚前后表面自由能的变化<0，可 见，团聚使系统自由能减少，根据热力学定律，纳 米微粒从分散向团聚变化是不可逆的、自发的过程。 在纳米微粒形成过程中，表面往往带有静电，这种 粒子极不稳定，在微粒的相互碰撞过程中，它们很 容易团聚在一起形成表面能较低的、带有弱连接界 面的、尺寸较大的团聚体。纳米微粒制备时，颗粒 间的范德华力远大于微粒本身的重力，他们的化学 键造成的粘附，对纳米微粒的制备造成了困难。

纳米氧化锡的研究进展

纳米氧化锡的用途及研究进展 付高辉0909404018 高分子材料与工程 1 前言 氧化锡是一种宽带系半导体材料，带宽范围为 3.6～4．0 eV。它用途广泛，在有机合成中，可用作催化剂。在陶瓷工业中，可作为釉料和搪瓷乳浊剂。由于小尺寸效应及表面效应，纳米氧化锡具有特殊的光电性能、气敏性能、催化性能以及具有化学和机械稳定性，在气敏元件、半导体元件、电极材料、液晶显示器、保护性涂层及太阳能电池等方面有着潜在的应用。是一种重要的半导体金属氧化物功能材料。 鉴于纳米材料的表面原子数与体相原子数之比随颗粒尺寸的减小而急剧增大，从而显示出体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，在光、电、磁、力、化学等方面呈现出一系列独特的性质，人们自然致力研究SnO 纳米 2 材料的制备。[1-3 ] 2 纳米氧化锡的性质 2.1 化学稳定性 纳米氧化锡材料因其也为惰性金属氧化物，不易发生化学反应。因此在好多反应中都保持了自己的性质，这为开发多功能的新型材料提供了保证。 2.2 量子尺寸效应 当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射 周边性的边界条件将被破坏，导致声、深度等物理尺寸相当或更小时，纳米SnO 2 光、电、磁、热、力学等性质呈现出新的小尺寸效应。利用这些小尺寸效应，在使用技术方面开辟了一些新的领域。 2.3 宏观量子隧道效应 宏观量子隧道效应即当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。而纳米SnO 的宏观量 2 子隧道效应为其在微电子器件发面的发展奠定了良好的基础。

纳米限域研究取得新进展

纳米限域研究取得新进展 分子在纳米孔道限域环境中扩散和反应显示了非常独特的物理化学特性，理论工作者已经进行了大量的计算和模拟。最近，我所包信和研究员带领的“界面和纳米催化”研究组（502组）在自行研制的一套与固体核磁共振仪耦合的动态催化反应系统中，采用激光诱导超极化129Xe技术，首次在模拟催化反应条件下直接观察到了甲醇分子在孔径为0.8nm的CHA分子筛孔道扩散和脱水过程，并精确获得了分子扩散和反应的动力学参数。相关方法和实验结果以研究论文形式（Article）发表在最近一期的《美国化学会志》（J.Am.Chem.Soc.,131（2009）13722-13727），被认为是“一种对纳米孔催化反应研究具有重要意义”的发明。 纳米限域效应在光学、电子器件以及催化反应等领域具有很大的应用前景，分子在纳米限域空间中的吸附和反应动力学一直受到理论和实验研究者的广泛关注。理论研究已经预示，限域在纳米空间中物质将会显示出与自由状态下明显不同的物理化学特性，但是，由于在真实条件下分子的扩散速度很快，而且纳米孔道中分子浓度极低，实验研究需要发展原位-动态和高灵敏的检测手段。该研究组张维萍、包信和研究员和博士研究生徐舒涛等对商用核磁共振“魔角旋转”（Magic Angle）的探头进行改进，自行研制了一套与固体核磁共振仪器相耦合、适合于分子扩散和催化研究的高

温原位-动态研究系统，并将国际上已广泛采用的激光诱导超极化129Xe技术引入动态反应过程的研究，使NMR的检测灵敏度提高了1万多倍，从而使固体核磁采谱时间缩短到10秒以内。将该技术成功用于研究甲醇在CHA纳米分子筛笼内的吸附、扩散和脱水反应过程，首次获得了接近真实反应条件下纳米孔道中活性位在反应过程中的动力学参数，大大加深了对甲醇在分子筛孔道中酸助脱水和转化过程机理的理解和认识。 近年来，该研究组系统地将高灵敏核磁共振技术用于催化反应过程和材料合成过程的原位-动态研究，不断取得重要进展。相关信息： 纳米收音机 纳米科学技术 "纳米"饭，香不? 纳米污染：看不见的子弹

纳米技术在高分子材料改性中的应用

纳米技术在高分子材料改性中的应用 （南通大学化学化工学院高分子材料与工程132 朱梦成1308052064 ） [摘要] 纳米材料及其技术是随着科技发展而形成的新型应用技术。纳米材料的研究是从金属粉末、陶瓷等领域开始的,现已在微电子、冶金、化工、电子、国防、核技术、航天、医学和生物工程等领域得到广泛的应用。近年来将纳米材料分散于聚合物中以提高高分子材料性能的研究也日益活跃,并取得了许多可观的成果。 [关键词] 纳米技术；高分子材料；改性；应用 1纳米粒子的特性及其对纳米复合材料的性能影响 1.1纳米粒子的特性 纳米粒子按成分分可以是金属,也可以是非金属,包括无机物和有机高分子等;按相结构分可以是单相,也可以是多相;根据原子排列的对称性和有序程度,有晶态、非晶态、准晶态。由于颗粒尺寸进入纳米量级后,其结构与常规材料相比发生了很大的变化,使其在催化、光电、磁性、热、力学等方面表现出许多奇异的物理和化学性能,具有许多重要的应用价值。 1.1.1表面与界面效应 纳米微粒比表面积大,位于表面的原子占相当大的比例,表面能高。由于表面原子缺少邻近配位的原子和具有高的表面能,使得表面原子具有很大的化学活性,从而使纳米粒子表现出强烈的表面效应。利用纳米材料的这种特点,能与某些大分子发生键合作用,提高分子间的键合力,从而使添加纳米材料的复合材料的强度、韧性大幅度提高。 1.1.2小尺寸效应 当超细微粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏,导致其磁性、光吸收、热、化学活性、催化性及熔点等发生变化。如银的熔点为900℃,而纳米银粉的熔点仅为100℃(一般纳米材料的熔点为其原来块体材料的30%~50%)。应用于高分子材料改性,利用纳米材料的高流动性和小尺寸效应,可使纳米复合材料的延展性提高,摩擦系数减小,材料表面光洁度

纳米材料物理热学性质

纳米材料的热学性质 纳米材料是一种既不同于晶态，又不同于非晶态的第三类固体材料，通常指三维空间尺寸至少有一维处于纳米量级 ( 1 n m～1 0 0 n m)的固体材料。由于纳米材料粒径小，比表面积大，处于粒子表面无序排列的原子百分比高达 l 5 ～5 0 ％。纳米粒子的这种特殊结构导致其具有不同于传统材料的物理化学特性。纳米材料的高浓度界面及原子能级的特殊结构使其具有不同于常规块体材料和单个分子的性质，纳米材料具有表面效应，体积效应，量子尺寸效应宏观量子隧道效应等，从而使得纳米材料热力学性质具有特殊性，纳米材料的各种热力学性质如晶格参数，结合能，熔点，熔解焓，熔解熵，热容等均显示出尺寸效应和形状效应。可见，纳米材料热力学性质在各方面均显现出与块体材料的差异性，研究纳米材料的热力学性质具有极其重要的科学意义和应用价值。 一热容 1996年，在低温下测定了纳米铁随粒度变化的比热，发现与正常的多晶铁相比，纳米铁出现了反常的比热行为，低温下的电子比热系数减50 %。 1998年，通过研究了粒度和温度对纳米粒子热容的影响，建立了一个预测热容的理论模型，结果表明:过剩的热容并不正比于纳米粒子的比表面，当比表面远小于其物质的特征表面积时，过剩的热容可以认为与粒度无关。 2002年，又把多相纳米体系的热容定义为体相和表面相的热容之和，因为表面热容为负值，所以随着粒径的减小和界面面积的扩大，将导致多相纳米体系总的热容的减小， 二.晶格参数，结合能，内聚能 纳米微粒的晶格畸变具有尺寸效应，利用惰性气体蒸发的方法在高分子基体上制备了1. 45nm 的pd纳米微粒，通过电子微衍射方法测试了其晶格参数，发现 Pd 纳米微粒的晶格参数随着微粒尺寸的减小而降低。结合能的确比相应块体材料的结合能要低。通过分子动力学方法，模拟 Pd 纳米微粒在热力学平衡时的稳定结构，并计算微粒尺寸和形状对 晶格参数和结合能的影响，定量给出形状对晶格参数和结合能变化量的贡献研究表明:在一定的形状下，纳米微粒的晶格参数和结合能随着微粒尺寸的减小而降低，在一定尺寸时，球形纳米微粒的晶格参数和结合能要高于立方体形纳米微粒的相应量。 三纳米粒子的熔解热力学 熔解温度是材料最基本的性能，几乎所有材料的性能如力学性能，物理性能以及化学性能都是工作温度比熔解温度( T /Tm )的函数，除了熔解温度外，熔解焓和熔解熵也是描述材料熔解热力学的重要参量；熔解焓表示体系在熔解的过程中，吸收热量的多少，而熔解熵则是体系熔解过程中熵值的变化。几乎整个熔解热力学理论就是围绕着熔解温度，熔解熵和熔解焓建立的块体材料的熔解温度(有时称熔点) 熔解焓(或称熔解热)和熔解熵一般是常数，但对于纳米材料则非如此实验表明:纳米微粒的熔解温度依赖于微粒的尺寸。 四反应体系的化学平衡 利用纳米氧化铜和纳米氧化锌分别与硫酸氢钠溶液的反应，测定出不同粒径，不同温度时每个组分反应的平衡浓度，从而计算出平衡常数，进而得到化学反应的标准摩尔吉布斯函数;通过不同温度的标准摩尔吉布斯函数，可得化学反

纳米材料国内外研究进展

纳米材料国内外研究进展 一、前言 从人类认识世界的精度来看，人类的文明发展进程可以划分为模糊时代(工业革命之前)、毫米时代(工业革命到20世纪初)、微米和纳米时代(20世纪40年代开始至今)[1]。自20世纪80年代初, 德国科学家 Gleiter[2]提出“纳米晶体材料”的概念，随后采用人工制备首次获得纳米晶体，并对其各种物性进行系统的研究以来，纳米材料已引起世界各国科技界及产业界的广泛关注。纳米材料是指特征尺寸在纳米数量级(通常指1～100nm)的极细颗粒组成的固体材料。从广义上讲，纳米材料是指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米量级的材料。通常分为零维材料(纳米微粒)，一维材料(直径为纳米量级的纤维)，二维材料(厚度为纳米量级的薄膜与多层膜),以及基于上述低维材料所构成的固体。从狭义上讲，则主要包括纳米微粒及由它构成的纳米固体(体材料与微粒膜)[3]。纳米材料的研究是人类认识客观世界的新层次，是交叉学科跨世纪的战略科技领域。 二、国内外研究现状 1984年德国科学家Gleiter首先制成了金属纳米材料, 同年在柏林召开了第二届国际纳米粒子和等离子簇会议, 使纳米材料成为世界性的热点之一；1990年在美国巴尔的摩召开的第一届NST会议, 标志着纳米科技的正式诞生；l994年在德国斯图加特举行的第二届NST会议,表明纳米材料已成为材料科学和凝聚态物理等领域的焦点。近年来，世界各国先后对纳米材料给予了极大的关注，对纳米材料的结构与性能、制备技术以及应用前景进行了广泛而深入的研究，并纷纷将其列人近期高科技开发项目。2004年度纳米科技研发预算近8.5亿美元，2005年预算已达到10亿美元，而且在美国该年度预算的优先选择领域中，纳米名列第二位。现在美国对纳米技术的投资约占世界总量的二分之一[4]。 自70年代纳米颗粒材料问世以来，80年代中期在实验室合成了纳米块体材料, 至今已有 30多年的历史, 但真正成为材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点是在 80年代中期以后。因此 ,从其研究的内涵和特点来看大致可划分为三个阶段[5]。 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颗粒粉体，合成块体(包括薄膜)，研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研究在80年代末期一度形成热潮。研究的对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料。 第二阶段(1994年前)人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合材料，通常采用纳米微粒与纳米微粒复

纳米技术在化学工业中的合理运用

纳米技术在化学工业中的合理运用 纳米型高端材料刚一问世，就凝聚住了全世界材料科学领域的目光。其原因是纳米型高端材料具备和以往工程材料在特性上的显著差异。比如，纳米型铁质材料的折裂应力数值较常规铁质材料超出12 倍之多;气体在纳米型材料中的传播速率较穿透常规材料的传播速率要高上千倍等;纳米值相同的铜质材料较常规的铜质材料其坚固性要强6 倍之多，并且其颗粒的硬度指标伴随着颗粒直径的缩减而提升;纳米型陶瓷制品具备一定的塑性或是可称其为超级塑性等。当今的纳米科技正有力地推进着我国化工科技的快速发展。伴随着相当量的纳米型科技产品的陆续推出以及其所彰显出的广阔运用空间，目前纳米科技已经变成了全世界关注的热门技术。纳米科技在现实化工领域的运用方式如下。 1 复合型材料方面的运用 当今的复合型材料生产过程中，采用纳米型粒子作为原料能够增加材料硬度，减小材料本身的密度，增强其抵御化学品腐蚀、耐高温及耐磨损的性能。并且可给所生产的材料增加一部分新式的功能，譬如导电功能，在白色光源照射及其他光谱照射下可大幅度改变它本身的反应敏捷能力等。以粘土为基本原料加工制作出的纳米型复合式材料将在不远的将来可赢得广阔的市场空间，以碳质纳米材料管为基体的新款结构型多功能材料的开发过程亦近在咫尺，其所存在的重点缺陷是生产费用很高，需要使用优质的填料管材(单壁型纳米材料管)。大批量运用较长但不十分完好的碳质纳米材料型纤维有望在短期内变成现实，这一科技进步有可能要对纳米型粘土多功能材料的运用带来较大影响。 2 化工转化及催化工程中的运用 化工产业及其关联领域，尤其在某些化共转化过程发挥着主要功能的生产过程正大面积推广利用纳米型高端科技来优化催化物质的品质。纳米型多孔原料内部所含有的沸石在石油冶炼工业中的运用已由来已久，纳米型多孔式构造的新兴催化剂的不断研发和推广，给大批化工合成技术的进步创造了有力条件，或促使化工转化过程可于较常规的状况下实施，并可显著的减小生产费用。比如利用此种催化制剂能把CH4 完整地转换成液相工业燃料，进而可将其当作柴油的替用品，而现时的加工工艺费用相当高。纳米型粒子催化制剂的性能表现决定于其本身的容积密度相当小。承载催化剂的载体对于其催化作用亦有较为严重的影响功能，倘若其用纳米型材料来构成，即能大幅度的增强催化剂本身的催化功效。 3 物质过滤及分离过程运用 在物质的过滤操作当中，纳米结构型过滤工艺被普遍运用到天然水及空气成分提纯过程以及别的相关工业操作环节中，其中包含生物制药以及生物酶的精选，油水成分的分离及废料的工艺排除等过程，另外其尚能够由氮氧化物分子结构中脱除氧原子。运用此工艺制取纯液态氧不用依托深冷液化工艺即可完成，所以能够大幅度减小生产费用。因为能够精准地调控眼径大小，故此其所获取的适用范围极为广阔。纳米孔状结构材料自身的物质吸收及吸附功能亦创造了其本身在生态环境改善工程中运用的极好机会，比如清除排放体中所含的重金属物质(比如As 及Hg 等)，运用其他类型纳米结构材料的过滤工艺亦获取了较大的发展。某些高分子聚合物、无机型多功能材料亦能应用于气体成分过滤过程，并且其运作效率亦非常高。比如现有一款利用排列整齐的碳质纳米材料管加工制成的薄膜，因为其纳米材料管和

一维纳米材料的制备概述

学年论文 ` 题目：一维纳米材料的制备方法概述 学院：化学学院 专业年级：材料化学2011级 学生姓名：龚佩斯学号：20110513457 指导教师：周晴职称：助教

2015年3月26日 成绩 一维纳米材料制备方法概述 --气相法、液相法、模板法制备一维纳米材料 材料化学专业2011级龚佩斯 指导教师周晴 摘要：一维纳米材料碳纳米棒、碳纳米线等因其独特的用途成为国内外材料科学家的研究热点。然而关于如何制备出高性能的一维纳米材料正是各国科学家所探究的问题。本文概述了一维纳米材料的制备方法：气相法、液相法、模板法等。 关键词：一维纳米材料；制备方法；气相法；液相法；模板法 Abstract: the nanoscale materials such as carbon nanorods and carbon nanowires have become the focus of intensive research owing to their unique applications. but the question that how to make up highqulity one-dimentional nanostructure is discussing by Scientists all around the world. This parper has reviewed the preparation of one dimention nanomaterials ,such as vapor-state method, liqulid -state method ，template method and so on. Key words: one-dimention nanomaterials ; preparatinal method ; vapor-state method liqulid-state method ; template method 纳米材料是基本结构单元在1nm ~100nm之间的材料，按其尺度分类包括零维、一维、二维纳米材料。自80年代以来，零维纳米材料不论在理论上和实践中均取得了很大的进展；二维纳米材料在微型传感器中也早有应用。[1]一维纳米材料因其特殊的结构效应在介观物理、纳米级结构方面具有广阔的应用前景，它的制备研究为器件的微型化提供了材料基础。本文主要概述了近年来文献关于一维纳米材料的制备方法。 1 一维纳米材料的制备方法 近几年来，文献报导了制备一维纳米材料的多种方法，如溶胶-凝胶法、气相-溶液-固相法、声波降解法、溶剂热法、模板法、化学气相沉积法等。然而不同制备方法的纳米晶体生长机制各异。本文按不同生长机制分类概述，主要介绍气相法、液相法、模板法三大类制备方法。 1.1 气相法 在合成一维纳米结构时,气相合成可能是用得最多的方法。气相法中的主要机

纳米材料的制备技术及其特点

纳米材料的制备技术及其特点 一纳米材料的性能 广义地说,纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性,使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切。当晶粒尺寸减小时, 晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。研究证实,当材料晶粒尺寸小到纳米级时,表现出许多与一般材料截然不同的性能,如高硬度、高强度和陶瓷超塑性以及特殊的比热、扩散、光学、电学、磁学、力学、烧结等性能。而这些特性主要是由其表面效应、体积效应、久保效应等引起的。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。 二纳米材料的制备方法

纳米材料从制备手段来分,一般可归纳为物理方法和化学方法。 1 物理制备方法 物理制备纳米材料的方法有: 粉碎法、高能球磨法[4]、惰性气体蒸发法、溅射法、等离子体法等。 粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。高能球磨法可以将相图上几乎不互溶的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。 惰性气体凝聚- 蒸发法是在一充满惰性气体的超高真空室中,将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体原子碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。由于颗粒的形成是在很高的温度下完成的,因此可以得到的颗粒很细(可以小于10nm) ,而且颗粒的团、凝聚等形态特征可以得到良好的控制。 溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子交换能量或动量,使得靶材表面的原子或分子从靶材表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。 等离子体法的基本原理是利用在惰性气氛或反应性气氛中

纳米技术在化学中的应用

纳米技术在化学中的应用 纳米（nm），又被称做毫微米，是一个长度的度量单位，常常被用在衡量微观物质。在纳米级之下，许多物质会显现出不同的性质，比如通常状态下的铜是电的良导体，但是在某纳米尺寸下铜将失去导电性，又比如纯净的铁是银白色的，而纳米级的铁是黑色的。因此，人类根据不同物质纳米尺寸下表现出的不同性质进行深入研究，使纳米科技变成一项造福于人类的技术。 标签：纳米技术；化学；化学工业 1 纳米技术概况 纳米，又称毫微米，是度量长度的单位，1米（m）=109纳米（nm），从换算关系中可见这是一个极小的单位，如果再形象一些，人类头发的平均直径是0.05毫米，把头发丝沿轴向平均剖成五万份，其中的一份即是1纳米，所以一般来说纳米是用来标注微观物质的大小的度量单位。 在宏观上铜是导电的，把铜研磨成粉末（微米级）后其依然具有导电的特性，但是一旦将铜粉末颗粒的直径研磨至纳米级之后，铜就不再导电了。与此相反的是，通常情况下二氧化硅是一种半导体具有单向导电性，如果将二氧化硅研磨成颗粒，并使颗粒的尺寸达到纳米级，那么其性质将会发生颠覆性改变——二氧化硅变得完全导电了。再比如，银这种物质在平常会释放出银离子，而银离子具有良好的杀菌作用，而将银做成纳米级的使其成为纳米银，其杀菌作用会大大提高。 由上可知，在纳米尺寸下，物质的许多性质将会发生改变，这种改变可能是与原来的性质相反或者是加强了原有的性质，甚至有些物质会体现出全新的性质，所以人们以此为基础发展了纳米技术。 纳米带动和发展了诸多学科，比如纳米化学、纳米医学、纳米电子学、纳米生物学和纳米材料学，而我们最常听到的既是纳米技术在化学和材料学中的应用，由于纳米技术研究的尺寸介于1到100纳米之间，所以通常认为，如果物体为固态粉末或者呈纤维状，当其有一维且小于100nm时，即为纳米尺寸；如果物体为球状，而且其比表面积大于60m2/g且其直径小于100nm时即达到纳米尺寸。在日常生活中很多材料的微观尺寸即以纳米表示，比如半导体材料的制程即为纳米级，截至2016年4月，最新的中央处理器（cpu）的制程为14nm。纳米材料有如下几大特点：（1）颗粒尺寸小。（2）比表面积大。（3）表面能高。（4）表面原子所占比例大等特点。纳米材料还有其独有的三大效应：（1）表面效应。（2）小尺寸效应。（3）宏观量子隧道效应。 2 举例说明纳米技术在化学中的应用 上文已经说明，一些物质在纳米尺寸之下会体现出诸多不同于处于宏观尺寸下的性质，所以纳米技术广泛应用于化学中。

纳米化学和纳米技术在化学中的重要性剖析

纳米化学和纳米技术在化学中的重要性纳米化学就是在纳米水平上研究化学，主要研究原子以上、100nm以下的纳米世界中的各种化学问题的科学，是研究纳米体系的化学制备、化学性质及应用的科学。 纳米化学的发展历程 20世纪90年代以来，一场以信息技术、生物技术、能源技术和纳米技术为代表的科技革命正在全球兴起。其中，于20世纪80至90年代在世界范围内逐渐形成的纳米科学技术((NST，是人们普遍关注的最具代表性的热点领域。纳米科学技术是以现代先进科学技术为基础的多学科技术，它的深入发展又引发出纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米技术、纳米工艺等等一系列新的科学技术，纳米化学是其中极其重要的一门，可以说是纳米科学技术的基础骨干学科。纳米化学作为化学的一个崭新的分支学科，为化学的发展带来了新的机遇和挑战。 目前，人们对纳米科学技术的研究范围认识尚不完全统一，大多数学者认为，是基本颗粒在1一100nm尺度范围内，研究和应用原子、分子现象，并由此发展起来的多学科的，基础研究与应用研究紧密联系的新的科学技术[1-3]。纳米化学作为纳米科学技术的一个分支学科，正在发展之中，因此，还没有一个严格的定义，有学者提出，纳米化学是研究原子以上、100nm以下的纳米世界中的各种化学问题的科学[4]。这是一个令化学家们感

到欢欣鼓舞的新领域。 1959年，美国著名物理学家，1965年诺贝尔物理学奖获得者理查德。费因曼(Richard Phillips Feynman曾经说过:"There' s Plenty of Room at the Bottom"，提出逐级缩小装置，以致最后由人类直接按需要排布原子和分子，制造产品的设想，为后来纳米科技的发展指出了一条新思路。1963年，LJyeba等发展了气体冷凝法制备纳米粒子，并对金属纳米颗粒的形貌和晶体结构进行了电镜和电子衍射研究[5]。1977年麻省理工学院的德雷克思勒受理查德。费因曼思想的启发，首创纳米(nanotechnology)一词，随后在访问斯坦福大学时成立了NST (Nano scale Science and Technology)研究小组，成为纳米科技的先行者。1981年，IBM公司苏黎世的G . Binning和H . Rohrer发明了扫描隧道显微镜(STM)}6}，其横向分辨率可达0. lnm,纵向分辨率优于O.Olnm，进入到原子尺寸层次，使人们第一次直接观察到原子，观察到原子在物质表面上的排列形式。STM为我们揭示了一个可见的原子、分子世界[}l，为纳米科技的发展提供了前所未有的观察手段和操作工具，大大提高了人类认识和改造微观世界的能力，是20世纪末的重大科技成就之一，是1986年诺贝尔物理学奖的获奖项目。1984年在德国柏林召开了第二届国际超微粒子和等离子簇会议，使超微粒子技术成为世界性的热点。1984年，德国萨尔大学的格莱特首先研制出纳米微粒，并由它压制烧结得到一种新型凝聚态固体一纳米固体。1990年被认为是NST正式

纳米材料论文

纳米材料的特性与应用 摘要：纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚爱好。80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学特性，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在化工、催化、涂料等领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。 关键词：纳米材料特性应用 1. 纳米发展简史 1959年，着名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。 1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。 2．什么是纳米材料 纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。 一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。 3. 纳米材料的特性 广义地说，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（1-100nm）或由他们作为基本单元构成的材料。 3.1表面与界面效应 这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。例如粒子直径为10纳米时，微粒包含4000个原子，表面原子占40%；粒子直径为1纳米时，微粒包含有30个原子，表面原子占99%。主要原因就在于直径减少，表面原子数量增多。再例如，粒子直径为10纳米和5纳米时，比表面积分别为90米2/克和180米2/克。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象，如金属纳米粒子在空中会燃烧，无机纳米粒子会吸附气体等等。 3.2小尺寸效应

纳米技术的应用与前景

纳米技术的应用与前景 纳米技术作为一种高新科技，我认为其本质不亚于当年的电子与半导体科技，有着我们未所发掘到潜能与实用价值，在这个世代，各种技术的发展迅速，随着纳米技术的进一步发展，可以作为一种催化剂，促使各行各业的迅猛发展。 纳米技术是近年来出现的一门高新技术。“纳米”主要是指在纳米（一种长度计量单位，等于1/1000,000,000米）尺度附近的物质，其表现出来的特殊性能用于不同领域而称之为“纳米技术”，其具体定义见词条“纳米科技”。 纳米技术目前已成功用于许多领域，包括医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及国防等等。本词条为纳米技术应用的总纲，包括如下领域： 1、纳米技术在新材料中的应用 2、纳米技术在微电子、电力等领域中的应用 3、纳米技术在制造业中的应用 4、纳米技术在生物、医药学中的应用 5、纳米技术在化学、环境监测中的应用 6、纳米技术在能源、交通等领域的应用 尽管从理论到实践是一个相当困难的过程，但纳米技术已经证明，可以利用扫描隧道电子显微镜等工具移动原子个体，使它们形成在自然界中永远不可能存在的排列方式，如IBM 公司的标志图案、比例为百亿分之一的世界地图、或一把琴弦只有50纳米粗的亚显微吉他。纳米材料的应用有着诱人的技术潜力，它的应用范围包括从制造工业、航天工业到医学领域等。美国全国科学基金会曾发表声明说：“当我们进入21世纪时，纳米技术将对世界人民的健康、财富和安全产生重大的影响，至少如同20世纪的抗生素、集成电路和人造聚合物那样。”科学家们预计，纳米技术在新世纪中的应用前景广阔，已经涵盖了材料、测量、机械、电子、光学、化学、生物等众多领域，信息技术与纳米技术的关系已密不可分。 从纳米科技发展的历史来看，人们早在1861年建立所谓肢体化学时即开始了对纳米肢体的研究。但真正对纳米进行独立的研究，则是1959年，这一年，著名美国物理学家、诺贝尔奖金获得者德·费曼在美国物理学年会上作了一次报告。他在报告中认为，能够用宏观的机器来制造比其体积小的机器，而这较小的机器又可制作更小的机器，这样一步步达到分子程度。费曼还幻想在原子和分子水平上操纵和控制物质。 在70年代末，美国MIT（麻省理工大学）的W.R.Cannon等人发明了激光气相法合成数十纳米尺寸的硅基陶瓷粉末。80年代初，德国物理学家H.Gleiter等人用气体冷凝发制备了具有清洁表面的纳米颗粒，并在超真空条件下原位压制了多晶纳米固体。现在看来，这些研究都属于纳米材料的初步探索。 科学家预言，尺寸为分子般大小、厚度只有一根头发丝的几百万分之一的纳米机械装置将在今后数年内投入使用。学术实验室和工业实验室的研究人员在开发分子马达、自组装材料等纳米机械部件方面取得了飞速进展。纳米机器具有可以操纵分子的微型“手指”和指挥这些手指如何工作、如何寻找所需原材料的微型电脑。这种手指完全可以由碳纳米管制成，碳纳米管是1991年发现的一种类似头发的碳分子，其强度是钢的100倍，直径只有头发的五万分之一。美国康奈尔大学的研究人员利用有机物和无机物组件开发出一个分子大小的马达，一些人称之为纳米技术领域的“T型发动机”。 纳米科技中具有主导或牵头作用的是纳米电子学，因为它是微电子学发展的下一代。纳米电子学是来自电子工业，是纳米技术发展的一个主要动力。纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段，按照全新的理念来构造电子系统，并开发物质潜在的储存和处理

纳米凝胶的研究进展

纳米凝胶的研究进展 摘要：纳米凝胶是由亲水性或两亲性高分子链组成的三维网状结构，它能显着的溶胀于水但是不溶解于水，由于水和凝胶网络的亲和性，水可能以键合水、束缚水和自由水等形式存在于高分子网络中而失去流动性，因此纳米凝胶能够保持一定的形状。它们可以作为一种药物载体，而且也可以通过盐键，氢键或者疏水作用自发的结合一些生物活性分子。高分子电解质的纳米凝胶可以稳定地结合带相反电荷的小分子药物和生物大分子，比如寡或多聚核苷酸（siDNA，DNA）和蛋白质。目前的研究表明纳米凝胶在生物医药方面有很广阔的应用前景。 关键词：纳米凝胶药物载体 前言 纳米凝胶通常指的是由物理或者化学交联的聚合物网络组成的水凝胶颗粒， 它是一种纳米尺度的水分散体。按形成的化学键，凝胶分为两种：一种是化学凝胶（聚合物凝胶），这种凝胶是由交联的共价键而形成的三维网络结构，比如PEG-cl-PEI。另一种是物理凝胶，是由非共价键形成的三维网络结构，比如甘露糖类，右旋糖酐等。按溶剂分，则一般分为有机凝胶和水凝胶。 纳米凝胶可以很好的作为药物运输载体是因为它们有很高的负载能力，高的稳定性，更重要的是相对于普通的药物纳米载体，它们对环境敏感，比如离子强度，pH和温度。至从2002年第一篇关于纳米凝胶的合成与应用的综述发表后，这类新颖的纳米结构材料在药物，大分子和显影剂运输方面受到人们越来越大的关注。这篇综述简单介绍了纳米凝胶的合成与应用，尤其是药剂学方面的应用。 没有负载的纳米凝胶含有大量的水而处于一种溶胀的状态。纳米凝胶可以通过生物活性因子与其多聚链基质之间的静电作用，范德华力或者疏水作用自发的负载这些因子。因此，纳米凝胶塌陷而形成稳定的纳米粒子，生物活性因子负载其中。可以在其结构中加入分散的亲水性聚合物比如聚乙二醇来阻止纳米凝胶的聚集。在负载药物的纳米凝胶络合物塌陷的过程中，这类聚合物可以暴露在其表面并形成一个亲水的保护层从而阻止了相分离。纳米凝胶表面的官能团可以进一步的用各种不同的靶向基团修饰以达到靶向输送特定部位的目的。研究表明纳米凝胶可以将其负载送到细胞里面并穿过生物膜。这种纳米凝胶有很好的稳定性并且可以保护生物活性因子不被细胞内代谢系统降解。纳米凝胶在全身性药物输送及提高口服和脑部位的生物利用度方面表现出很大的潜能。 1 纳米凝胶的制备 目前报道的制备纳米凝胶的方法有以下几种：（1）聚合物之间的物理自组装；（2）均相或微小非均相环境下的单体聚合；（3）形成了的聚合物交联；（4）模板辅助。下面详细介绍这几种方法。 许多研究团队用聚合物之间的物理自组装制备了各种不同的纳米凝胶。这种方法通常包括控制亲水性聚合物之间通过疏水作用或者静电作用或者氢键导致的聚集。这种制备纳米凝胶的方法在温和条件和水介质中进行。亲水性聚合物相互作用将生物大分子包裹其中，并且对于制备负载蛋白质的纳米凝胶非常有用。比如Akiyoshi 等人通过胆固醇修饰的淀粉之间的疏水作用制备了负载胰岛素的纳米凝胶（如图1a）【1】。这种纳米凝胶在一个窄的胆固醇∕糖比例（1:40-1:100）

纳米技术在化工行业中的应用分析

龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/c415046894.html, 纳米技术在化工行业中的应用分析 作者：王静霞 来源：《科教导刊》2011年第25期 摘要随着科学技术的发展，纳米技术已经越来越多的进入到了人们的日常生活，而且化 工行业作为国民经济支柱产业之一，将以纳米材料以及纳米技术为主的高新技术应用到化工生产中，必将会对其产生积极的推动作用。因此，本文针对纳米技术在化工行业中的应用进行分析。 关键词纳米技术化工应用 中图分类号： TQ02文献标识码：A Application Analysis of Nanotechnology in Chemical Industry WANG Jingxia (Department of Chemistry and Chemical Engineering of Jining University, Jining, Shandong 273155) AbstractWith the development of science and technology, nanotechnology has been more and more into people's daily lives, and the chemical industry as a pillar industry of national economy, apply nano-materials and nano technology-based high-tech to chemical production, will certainly have a positive role in promoting. Therefore, this paper analyzes the application of nanotechnology in chemical industry. Key wordsnanotechnology; chemical; application 1 纳米技术的特点 纳米是一种新的度量单位，当物质达到或者接近纳米尺度范围以后就会形成一种特殊的结构层次，使其本身所具有的诸如强度、韧度、比热、导电磁等性能发生突变，从而表现出一些新的性能。这种性能既不同于原来内部结构中单个的原子或分子，也不同于宏观物质所构成的材料的性能。下面就对纳米材料所表现出的一些特殊性能进行细致分析： （1）力学性能。提高材料的硬度、韧性以及强度一直都是材料研究的主要方向。而具有纳米结构的材料则能够表现出更强的力学性能，由于纳米材料的强度与粒子直径成反比，而材