VIP纳米材料的性质及应用

5.2.4光学性能（一）光学性质纳米粒子的一个最重要的标志是尺寸与物理的特征量相差不多。量子尺寸效应：纳米粒子的粒径与超导相干波长、玻尔半径以及电子的德布罗意波长相当，小颗粒的量子尺寸效应十分显著。,表面效应：大的比表面使处于表面态的原子、电子与处于小颗粒内部的原子、电子的行为有很大的差别。这种表面效应和量子尺寸效应对纳米微粒的光学特性有很大的影响，甚至使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。,光学特性主要表现为如下几方面：(1)宽频带强吸收大块金属具有不同颜色的光泽。表明对可见光(各种颜色或波长)的反射和吸收能力不同。而当尺寸减小到纳米级时，各种金属纳米微粒几乎都呈黑色。它们对可见光的反射率极低。例如：铂金纳米粒子的反射率为1，金纳米粒子的反射率小于10。这种对可见光低反射率、强吸收率导致粒子变黑。,光与物质相互作用，除吸收外，还有散射作用，微粒对光波的散射与波长的四次方成反比，因此天空成蓝色。等离子体共振也会使金属微粒呈现绚丽的颜色。等离子体(Plasmon)共振：金属的导电电子和离子实构成一等离子体系统，假如系统的平衡被扰动，电子气产生密度振荡。单个颗粒置于交变电场中，外场将导致颗粒极化，在表面上产生电荷，同时又有一恢复力促使它恢复原状，在一定频率下将会引起共振。,平均直径为10nm的银微粒等离子体共振的实验曲线见图，等离子体共振频率()约为0.406um，对于更小尺寸的微颗粒，还必须考虑量子尺寸效应。等离子体共振峰宽度与直径成反比。直径越小，宽度越大。,等离子体共振的实验曲线,共振峰宽度与直径的关系,PolyhedralSilverNanocrystalswithDistinctScatteringSignaturesPeidongYang,UV/Visspectraofcolloidaldispersions.,纳米氮化硅、SiC及Al2O3粉对红外有一个宽频带强吸收光谱。,不同温度退火后纳米Al2O3的红外吸收谱14分别对应873，1073，1273和1473K退火4h的样品,873,1073,1473,*,纳米材料的红外吸收谱宽化的主要原因21）尺寸分布效应：纳米材料的粒径有一定分布，不同颗粒的表面张力有差异，引起晶格畸变程度也不同。这就导致纳米材料键长有一个分布，造成带隙的分布，这是引起红外吸收宽化的原因之一。,2）界面效应：界面原子的比例非常高，导致不饱和键、悬挂键以及缺陷非常多。界面原子除与体相原子能级不同外，互相之间也可能不同，从而导致能级分布的展宽。总之，与常规大块材料不同，没有一个单一的、择优的键振动模，而存在一个较宽的键振动模的分布，对红外光吸收的频率也就存在一个较宽的分布。,许多纳米微粒，例如，ZnO，Fe2O3和TiO2等，对紫外光有强吸收作用，而亚微米级的TiO2对紫外光几乎不吸收。这些纳米氧化物对紫外光的吸收主要来源于它们的半导体性质，即在紫外光照射下，电子被激发，由价带向导带跃迁引起的紫外光吸收。,(2)蓝移和红移现象A蓝移与大块材料相比，纳米微粒的吸收带普遍存在“蓝移”现象，即吸收带移向短波长方向。例如：纳米SiC颗粒和大块固体的峰值红外吸收频率分别是814cm-1和794cm-1。蓝移了20cm-1。纳米Si3N4颗粒和大块固体的峰值红外吸收频率分别是949cm-1和935cm-1，蓝移了14cm-1。,由图看出，随着微粒尺寸的变小而有明显的蓝移。,CdS溶胶颗粒在不同尺寸下的紫外吸收光谱,纳米微粒吸收带“蓝移”的解释有两个方面：一、量子尺寸效应由于颗粒尺寸下降能隙变宽，这就导致光吸收带移向短波方向。Ball等对这种蓝移现象给出了普适性的解释：已被电子占据分子轨道能级与未被占据分子轨道能级之间的宽度(能隙)随颗粒直径减小而增大，这是产生蓝移的根本原因，这种解释对半导体和绝缘体都适用。,二、表面效应由于纳米微粒颗粒小，大的表面张力使晶格畸变，晶格常数变小。对纳米氧化物和氮化物微粒研究表明：第一近邻和第二近邻的距离变短。键长的缩短导致纳米微粒的键本征振动频率增大，结果使红外光吸收带移向了高波数。,B红移在一些情况下，粒径减小至纳米级时光吸收带相对粗晶材料呈现“红移”现象。即吸收带移向长波长。例如，在2001400nm波长范围，单晶NiO呈现八个光吸收带。蜂位分别为3.52，3.252.95，2.75，2.15，1.95，1.75和1.13eV，纳米NiO(粒径在5484nm范围)不出现3.52eV的吸收带，其他7个带的蜂位分别为3.30，2.99，2.78，2.25，1.92，1.72和1.03eV，很明显，前4个光吸收带相对单晶的吸收带发生蓝移，后3个光吸收带发生红移。,吸收光谱的红移现象的原因（5）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=2/r，r为半径，为表面能）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；,3）能级中存在附加能级，如缺陷能级，使电子跃迁能级间距减小；4）外加压力使能隙减小；5）空位、杂质的存在使平均原子间距R增大，导致能级间距变小。键长的变长光吸收带的位置是由影响蜂位的蓝移因素和红移因素共同作用的结果，如果前者的影响大于后者，吸收带蓝移，反之，红移。,(3)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（10nm,CdSexS1-x玻璃的光吸收谱,(4)纳米微粒的发光光致发光是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回到低能级被空穴俘获而发射出光子的现象。电子跃迁可分为：非辐射跃迁和辐射跃迁。通常当能级间距很小时，电子跃迁通过非辐射跃迁过程发射声子，此时不发光。而只有当能级间距较大时，才有可能实现辐射跃迁，发射光子。直接带隙和间接带隙。,纳米材料的以下特点导致其发光不同于常规材料：1）由于颗粒很小，出现量子限域效应，界面结构的无序性使激子、特别是表面激子很容易形成，因此容易产生激子发光带；2）界面体积大，存在大量的缺陷，从而使能隙中产生许多附加能级；3）平移周期被破坏，在K空间常规材料中电子跃迁的选择定则可能不适用。晶体场不对称4）杂质能级-杂质发光带处于较低能量位置，发光带比较宽。,当纳米微粒的尺寸小到一定值时可在一定波长的光激发下发光。1990年。日本佳能研究中心的Tabagi等发现，粒径小于6nm的硅在室温下可以发射可见光。图所示的为室温下，紫外光激发引起的纳米硅的发光谱。,蓝移,可以看出，随粒径减小，发射带强度增强并移向短波方向。当粒径大于6nm时，这种光发射现象消失。Tabagi认为，硅纳米微粒的发光是载流子的量子限域效应引起的。Brus认为，大块硅不发光是它的结构存在平移对称性，由平移对称性产生的选择定则使得大尺寸硅不可能发光，当硅粒径小到某一程度时(6nm)，平移对称性消失，因此出现发光现象。,掺入CdSexS1-x纳米颗粒的玻璃在530nm光激发下，当颗粒尺寸小至5nm时，会出现激子发射峰。550nm吸收和发射掺杂能级,分散在乙二醇里的CdS纳米粒子的发射光谱，激发波长为310nm,固相CdS纳米粒子的发射光谱，激发波长为345nm,A,B,C,D粒径减小，发生蓝移,Nanocrystals,CdSeopticalspectraasafunctionofnanocrystallitediameter.,Individualconfinementenergiesoftheelectronandholeisapproximatedby,DifferentsamplesofCdSenanocrystalsintoluenesolution,常规块体TiO2带隙宽度为3.0eV，为间接允许跃迁带隙，在低温下可由杂质或束缚态发光。与块体TiO2不同的是，硬脂酸包敷TiO2超微粒可均匀分散到甲苯相中，Eg2.25eV，大大小于块体TiO2的(Eg3.0eV)。在室温下由380510nm波长的光激发下可产生540nm附近的宽带发射峰，而且直到2400nm仍有很强的光吸收。,初步的研究表明，随粒子尺寸减小而出现室温可见荧光和吸收红移现象可能由两个原因引起：(i)包敷硬脂酸在粒子表面形成一偶极层，偶极层的库仑作用引起的红移可以大于粒子尺寸的量子限域效应引起的蓝移，结果吸收谱呈现红移。-介电限域效应(ii)表面形成束缚激子导致发光。,*,5.2.5表面活性及敏感特性,随着纳米微粒粒径减小，比表面积增大，表面原子数增多及表面原子配位不饱和性导致大量的悬空键和不饱和键等，这就使得纳米微粒具有高的表面活性（化学反应速率）。催化剂要求：高活性和高选择性（对需要的反应选择性的加速，对不需要的反应抑制）。,对多相催化而言，吸附是发生催化转化的前提。纳米贵金属催化剂有比常规材料优越得多的吸附潜力。其催化性能是由以下结构特点决定。(1)贵金属表面原子是周期性排列的端点，至少有一个配位不饱和位，即悬挂键，表面原子配位不饱和度较高这使催化剂有较强的活化反应物分子的能力。(2)贵金属原子之间的化学键具有非定域性，表面原子间存在凝聚作用。(3)贵金属原子显示催化活性时总以相当大的集团，即以“相”的形式表现。如金属单晶催化剂，不同晶面催化活性明显不同。,乙烯加氢生产乙烷的反应，铂黑催化剂可以反应温度从600降到20。1984年，Hayashi等人研究了气相沉积法制备的超微金属镍粒子（平均粒径30nm，比表面积30m2/g，外形呈球状)对1，3-环辛二烯进行加氢催化反应，并与传统催化剂做了对比。结论为：镍粒子催化剂活性为骨架镍的2-7倍，选择性提高5-10倍。,Siegel等人报道了物理法制备的纳米TiO2在H2S分解反应中的催化性能，并与几种商用的TiO2作对比。(1)活性金红石高于锐钛矿(2)比表面积越高活性越大,我们实验室利用物理法开发了Ni/Al2O3加氢催化剂、Ni-Ce/Al2O3加氢催化剂、Pd/Al2O3一氧化碳助燃剂。获得1997年国家技术发明二等奖。核Ni壳由CeO2、CeNi3、CeNi5、CeNi等金属间化合物组成。,由于纳米微粒具有大的比表面积，高的表面活性，及表面活性能与气氛性气体相互作用强等原因，纳米微粒对周围环境十分敏感。如光、温度、气氛、湿度等，因此可用作各种传感器，如温度、气体、光、湿度等传感器。利用材料的性质和纳米概念结合可产生高灵敏传感器。如氧化还原、酸碱反应。如纳米V2O5、纳米聚苯胺可以用作气体传感器。,纳米V2O5气体传感器,纳米聚苯胺气体传感器,可以设计单根聚苯胺纳米线传感器,(A)Measuredtime-dependentcurrentthroughanindividualCPNWsensoruponexposuretoNH3gas.Thenanowiredevicebeingtestedwasabout335nmindiameter.(B)TimedependentconductancechangefortwoCPNWsensorswithwirediametersof335and490nm,measureduponexposureto50ppmNH3.,Real-timeCPNWresponsetodifferentconcentrationsofNH3gas.CyclicNH3/airexposure(10son/2-4minoff).,单根ZnO纳米带,聚苯胺是一种导电高分子,经过简单的酸/碱掺杂处理后，可以从绝缘体变为导体。聚苯胺纳米结构具有高表面积和小直径,有助于提高传感器的灵敏度和时效性。本征态掺杂态,我们的工作：聚苯胺纳米结构的可控合成1.1阳离子表面活性剂CTMA合成树枝状聚苯胺纳米纤维。Macromolecules,2004,37,2683.,1.2阳离子表面活性剂CTAB指导合成聚苯胺纳米带MacromolecularRapidCommunications,2004,25,1611.,Figure3.SEM(A,B,D)andTEM(C)imagesofpolyanilinenanobeltswithdifferentconcentrationsofCTAB.(A)0.05mol/L,(B,C)0.20mol/L,(D)0.25mol/L.,2.1对氨基苯磺酸指导合成聚苯胺纳米纤维JournalofPolymerSciencePartA:PolymerChemistry,2005,43,4012.,Figure5.SEMimagesofpolyanilinenanofiberssynthesizedwithdifferentconcentrationsofp-aminobenzenesulfonicacid.(A)0.03mol/L;(B)0.02mol/L.80120nm-3060nm,2.2酒石酸指导合成海胆状的聚苯胺纳米结构Figure6.SEMimagesofpolyanilinenanostubes.Polymer,2006,47,1456.,Figure6.SEMimagesofpolyanilinenanotubes.,Figure7.TEMimagesofpolyanilinenanotubes.,Figure8SEMimagesofpolyanilinenanostructressynthesizedwithdifferentdopants.(A)citricacid;(B)oxalicacid;(C)acrylicacid.,3.钒酸做氧化剂合成了聚苯胺纳米纤维超结构Figure9SEMimagesof1Dpolyanilinenanostructuressynthesizedusingvanadicacidastheoxidantwith0.75mol/LHClat05Cfor24h.(A)atlowmagnificationand(B)athighmagnification.,Figure10SEMimageofpolyanilinesynthesizedusingammoniumperoxydisulfateastheoxidantin0.75mol/LHClsolution.,Figure11SEMimagesofpolyanilinenanostructuressynthesizedusingvanadicacidastheoxidantwithdifferentconcentrationsofHClat05Cfor24h.(A)1.00mol/L,(B)1.25mol/L,(C)1.50mol/L.,4.V2O5原位插层反应合成VOx聚苯胺复合纳米片MacromolecularRapidCommunications,2005,26,1262.,Figure14.SEMimagesofpolyaniline-vanadiumoxidenanocompositenanosheetssynthesizedwithdifferentconcentrationsofaniline.(A)0.008mol/L,(B)0.032mol/L.4050nm-1020nm,Figure15.SEMimagesofpolyaniline-vanadiumoxidecompositessynthesizedwith0.016mol/Lanilineatdifferentreactiontemperatures.(A)800C,(B)roomtemperature.,*,5.2.6光催化性能光催化是纳米半导体独特性能之一。在光的照射下，通过把光能转变成化学能，促进有机物的合成或使有机物降解的过程称作为光催化。1972年，A.Fujishima和K.Honda在n型半导体TiO2电极上发现了水的光电催化分解作用。近年来，人们在实验室里利用纳米半导体TiO2微粒的光催化性能进行海水分解提取H2和O2。,光催化的基本原理是：当半导体氧化物纳米粒子受到大于禁带宽度能量的光子照射后，电子从价带跃迁到导带，产生了电子空穴对，电子具有还原性，空穴具有氧化性，空穴与氧化物半导体纳米粒子表面的OH反应生成氧化性很高的OH自由基，活泼的OH自由基可以把许多难降解的有机物氧化为CO2和水等无机物。例如可以将酯类氧化变成醇，醇再氧化变成醛，醛再氧化变成酸，酸进一步氧化变成CO2和水。,TiO2的能带结构,半导体的光催化活性主要取决导带与价带的氧化还原电位，价带的氧化还原电位越正，导带的氧化还原电位越负，则光生电子和空穴的氧化还原能力就越强，从而使光催化降解有机物的效率大大提高。光催化可以应用在抗菌行业。,目前广泛研究的半导体光催化剂大都属于宽禁带的n型半导体氧化物，有TiO2，ZnO，CdS，WO3，Fe2O3，PbS，SnS，In2O3，ZnS，SrTiO3和SiO2等十几种，都有一定的光催化降解有机物的活性。但其中大多数易发生化学或光化学腐蚀，不适合作为净水用的光催化剂。TiO2纳米粒子不仅具有很高的光催化活性，而且具有耐酸碱和光化学腐蚀、成本低、无毒，成为当前最有应用潜力的一种光催化剂。,减小半导体催化剂的微粒尺寸，可以显著提高其光催化效率。有以下3方面的原因：(i)能隙变宽当半导体粒子的粒径小于某一临界值(一般约为10nm)时，量子尺寸效应变得显著，电荷载体就会显示出量子行为，主要表现在导带和价带变成分立能级，能隙变宽，价带电位变得更正，导带电位变得更负，这实际上增加了光生电子和空穴的氧化还原能力，提高了半导体光催化氧化有机物的活性。（量子尺寸效应）,(ii)电子空穴分离效率高半导体纳米粒子粒径通常小于空间电荷层的厚度，在离开粒子中心的L距离处的势垒高度为：LD是半导体的德拜长度，空间电荷层的任何影响都可以忽略。光生载流子(电子、空穴）通过简单的扩散从粒子的内部迁移到粒子的表面与电子给体或受体发生氧化或还原反应。,由扩散方程r/2D(为扩散平均时间，r为粒子半径，D为载流子扩散系数)计算表明：在粒径为1m的TiO2粒子中，电子从内部扩散到表面的时间约为100ns。在粒径为10nm的微粒中只有10ps。由此可见，纳米半导体粒子的光致电荷分离的效率是很高的。1纳秒等于十亿分之一秒,1纳秒=1000皮秒,在光催化剂中电子和空穴的俘获过程是很快的。如在二氧化钛胶体粒子中，电子的俘获在250ps内完成，而空穴相对较慢，约在30ns内完成。这意味着半径越小，光生载流子从体内扩散到表面所需的时间越短，光生电荷分离效果就越高，电子和空穴的复合概率就越小，从而导致光催化活性的提高。（提高电子空穴分离效率）,(iii)吸附能力强纳米粒子的尺寸很小，处于表面的原子很多，比表面积很大，吸附有机污染物的能力提高，光催化降解有机污染物的能力提高。研究表明，在光催化体系中，反应物吸附在催化剂表面上是光催化反应的一个前置步骤，纳米半导体粒子强的吸附效应甚至允许光生载流子优先与吸附的物质反应，而不管溶液中其他物质的氧化还原电位的顺序。(表面效应）,如何提高光催化剂的光谱响应、光催化量子效率及光催化反应速度是半导体光催化技术研究的中心问题。研究表明，通过对纳米半导体材料进行敏化、掺杂、表面修饰以及在表面沉积金属或金属氧化物等方法可以显著改善其光吸收及光催化效能。,TiO2是一种宽带隙半导体材料，它只能吸收紫外光，太阳能利用率很低，通常采用的方法提高利用率：A采用有机染料敏化剂来扩展其波长响应范围，使之可利用可见光来降解有机物。但敏化剂与污染物之间往往存在吸附竞争，敏化剂自身也可能发生光降解，这样随着敏化剂的不断被降解，要添加更多的敏化剂。B采用能隙较窄的硫化物、硒化物等半导体来修饰TiO2，也可提高其光吸收效果，但在光照条件下，硫化物、硒化物不稳定，易发生腐蚀。,目前通常采用的提高光催化效率的方法2：A一些过渡金属掺杂。Bahneman等研究了掺杂Fe的TiO2纳米颗粒对光降解二氯乙酸的活性。结果表明，Fe的掺杂量达2.5时，光催化活性较用纯TiO2时提高4倍。,掺杂提高TiO2的光催化效率的机制。(i)掺杂形成捕获中心。价态高于Ti4+的金属离子捕获电子，低于Ti4+的金属离子捕获空穴，抑制eh+复合。(ii)掺杂可以形成掺杂能级，使能量较小的光子能激发掺杂能级上捕获的电子和空穴，提高光子的利用率。(iii)掺杂导致载流子的扩散长度增大，延长了电子和空穴的寿命，抑制了复合。(iv)掺杂可以造成晶格缺陷，形成更多的Ti3+氧化中心。,B用贵金属或贵金属氧化物修饰催化剂表面。Kraentler等人提出Pt/TiO2颗粒微电池模型。Pt的费米能级低于TiO2的费米能级，当它们接触后，电子就从TiO2粒子表面向Pt扩散，使Pt带负电，而TiO2带正电，结果Pt成为负极，TiO2为正极，从而构成了一个短路的光化学电池，使TiO2的光催化氧化反应顺利进行。肖特基势垒引入Nb2O5增加光催化剂的表面酸度产生新的活性位置，提高了TiO2的光催化活性。,光催化可降解的部分污染性有机物,半导体光催化在环境治理领域的应用。1）污水处理工业废水、农业废水、生活废水中的有机物和部分无机物的降解。2）空气净化油烟气、工业废气、汽车尾气、氟利昂及其替代物的降解。3）保洁抗菌TiO2膜可分解空气中的污染物，半导体光催化剂可用于医院等公共场所灭菌。抗菌涂料、自清洁材料。,*,5.2.7纳米材料的力学性能1纳米微粒的硬度多晶材料：服从Hall-Petch关系：建立在位错塞积理论的基础上。屈服应力（硬度）与晶粒尺寸的关系表示为:y为0.2%屈服应力，0移动单个位错所需克服点阵摩擦的力，K常数，d平均晶粒尺寸。,用硬度表示：H=H0+Kd-1/2（H:是硬度，K:为正，对各种粗晶材料都适用，d为晶粒直径）可知，随尺寸增大，多晶材料的硬度下降。相反，随尺寸减小，多晶材料的硬度增加，强度提高。下图为晶粒尺寸14nm的金属钯的强度比晶粒尺寸50um的金属钯约高5倍。钯、铜、银、铁、镍、硒等纳米固体室温下硬度比粗晶材料高2-7倍。满足H-P关系式。但一些金属间化合物不满足H-P关系式。说明纳米材料尺寸降低，力学性质不同与传统固体。,两种晶粒尺寸金属钯的应力-应变曲线1：14nm;2:50um,几种纳米材料的硬度与晶粒尺寸的关系,纳米晶材料：硬度与尺寸关系有几种情况1)正Hall-Petch关系K0：与常规晶粒一样，硬度随尺寸减小而增大。如下图如：用机械合金化制备的n-Ni-Cu合金，n-Co-Fe-TiNiSi合金、n-Fe,n-Ni等，但K值比常规材料小。有以下特点：纳米材料的硬度随平均尺寸的减小而增加，程度远比Hall-Petch关系预测的小，即出现软化现象。纳米材料的硬度比常规材料高几倍甚至几十倍。,2)负Hall-Petch关系Kdc时，K0，正Hall-Petch关系；ddc时，K形变速率体现塑性扩散速率醛酸CO2，完成了对有机物的降解。具有这种光催化半导体的能隙既不能太宽，也不能太窄，对太阳光敏感的具有光催化特性的半导体能隙一般为1.93.1eV。,常用的光催化半导体纳米粒子有TiO2(锐铁矿相)、Fe2O3，CdS，ZnS，PbS，PbSe，ZnFe2O4等。主要应用：将在这类材料做成空心小球，浮在含有有机物的废水表面上，利太阳光可进行有机物的降解。美国、日本利用这种方法对海上石油泄露造成的污染进行处理。,采用这种方法还可以将粉体添加到陶瓷釉料中，使其具有保洁杀菌的功能，也可以添加到人造纤维中制成杀菌纤维。锐钛矿白色纳米TiO2粒子表面用Cu+，Ag+离子修饰，杀菌效果更好。这种材料在电冰箱、空调、医疗器械、医院手术室装修等方面有着广泛的应用情景。铅化的TiO2纳米粒子的光催化可以使丙炔与水蒸气反应，生成可燃性的甲烷、乙烷和丙烷；铂化的TiO2纳米粒子，通过光催化使醋酸分解成甲烷和CO2。,近年来，纳米TiO2的光催化在污水有机物降解方面得到了应用。为了提高光催化效率，人们试图将纳TiO2组装到多孔固体中增加比表面，。利用准一维纳米TiO2丝的阵列提高光催化效率已获得成功，有推广价值，方法是利用多孔有序阵列氧化铝模板，在其纳米柱形孔洞的微腔内合成锐铁矿型纳米TiO2丝阵列，再将此复合体系粘到环氧树脂衬底上，将模板去后，在环氧树脂衬底上形成纳米TiO2丝阵列。由于纳米丝表面积大，比同样平面面积的TiO2膜的接受光的面积增加几百倍，最大的光催化效率可以高300多倍，对双酚、水杨酸和带苯环一类有机物光降解十分有效。,4纳米金属、半导体粒子的热催化金属纳米粒子十分活泼，可以作为助燃剂在燃料中使用。也可以掺杂到高能密度的材料，如炸药，增加爆炸效率；也可以作为引爆剂进行使用。为了提高热燃烧效率，金属纳米粒子和半导体纳米粒子掺杂到燃料中，提高燃烧的效率，因此这类材料在火箭助推器和煤中作助燃剂。目前，纳米Ag和Ni粉已被用在火箭燃料作助燃剂。Pd/Al2O3一氧化碳助燃剂的开发,四、光学应用纳米微粒由于小尺寸效应使它具有常规大块材料不具备的光学特性，如光学非线性、光吸收、光反射、光传输过程中的能量损耗等都与纳米微粒的尺寸有很强的依赖关系。下面简要介绍一下各种纳米微粒在光学方面的应用。,1红外反射材料纳米微粒用于红外反射材料上主要制成薄膜和多层膜来使用。纳米微粒的膜材料在灯泡工业上有很好的应用前景。高压钠灯以及各种用于拍照、摄影的碘弧灯都要求强照明，但是电能的69转化为红外线，这就表明有相当多的电能转化为热能被消耗掉，仅有一少部分转化为光能来照明。同时，灯管发热也会影响灯具的寿命。如何提高发光效率，增加照明度一直是亟待解决的关键问题，20世纪80年代以来，用纳米SiO2和纳米TiO2微粒制成了多层干涉膜，总厚度为微米级，衬在有灯丝的灯泡罩的内壁，不但透光率好，而且有很强的红外线反射能力。与传统的卤素灯相同时，可节省约15的电。,2优异的光吸收材料纳米微粒的量子尺寸效应等使它对某种波长的光吸收带有蓝移现象。纳米微粒粉体对各种波长光的吸收带有宽化现象。目前，对紫外吸收好的几种材料有：3040nm的TiO2纳米粒子的树脂膜；Fe2O3纳米微粒的聚固醇树脂膜。前者对400nm波长以下的紫外光有极强的吸收能力，后者对600nm以下的光有良好的吸收能力，可用作半导体器件的紫外线过滤器。,最近发现，纳米Al2O3粉体对250nm以下的紫外光有很强的吸收能力，这一特性可用于提高日光灯管使用寿命上。我们知道，日光灯管是利用水银的紫外谱线来激发灯管壁的荧光粉导致高亮度照明。一般来说，185nm的短波紫外光