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纳米材料 纳米 材料 全套 PPT 课件

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学院 系 专业班级 姓名 学号(密封线外不要写姓名、学号、班级、密封线内不准答题，违者按零分计)密封线一、 名词解释（每小题10分，共30分）1. 表面效应表面效应是指纳米超微粒子的表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅度地增加，粒子的表面能及表面张力也随着增加，从而引起纳米粒子性能的变化。2. 量子尺寸效应微粒尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级由准连续能级变为分立能级，吸收光谱向短波方向移动，这种现象称为量子尺寸效应。3. 表面修饰指通过共价键方式将特定的有机基团负载到分子筛孔道内二、 简答题（共44分）1. 简述纳米材料的分类（15分）答：1.按结构分：零维纳米材料：指空间三维尺度均在纳米尺度以内的材料，如 纳米粒子、原子团簇等一维纳米材料：有两维处于纳米尺度的材料，如纳米线，纳米管二维纳米材料：在三维空间有一维在纳米尺度的材料，如超薄膜三维纳米材料（纳米固体材料）：指由尺寸小于15nm的超微颗粒在高压力下压制成型，或再经一定热处理工序后所生成的致密性固体材料。纳米固体材料的主要特征是具有巨大的颗粒间界面，如5 nm颗粒所构成的固体每立方厘米将含1019个晶界，从而使得纳米材料具有高韧性。2.按组成可分为：金属纳米材料，半导体纳米材料，有机和高分子纳米材料，复合纳米材料：无机粒子与有机高分子复合材料，无机半导体的核壳结构3. 按材料物性可分为：纳米半导体，纳米磁性材料，纳米非线性光学材料，纳米铁电体，纳米超导材料，纳米热电材料4. 按应用领域可分为：纳米电子材料，纳米光电子材料，纳米生物医药材料，纳米敏感材料，纳米储能材料5.按化学组分可分为：纳米金属，纳米晶体，纳米陶瓷，纳米玻璃，纳米高分子，纳米复合材料2. 简述微乳法与溶剂热合成法的区别。（15分）微乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类)、油类(通常为碳氢化合物)组成的透明的、各向同性的热力学稳定体系。微乳液中，微小的“水池”为表面活性剂和助表面活性剂所构成的单分子层包围成的微乳颗粒，其大小在几至几十个纳米间，这些微小的“水池”彼此分离，就是“微反应器”。它拥有很大的界面，有利于化学反应。这显然是制备纳米材料的又一有效技术。与其它化学法相比，微乳法制备的粒子不易聚结，大小可控，分散性好。运用微乳法制备的纳米微粒主要有以下几类：(1)金属，如Pt，Pd，Rh，Ag，Cu等；(2)硫化物CdS，PbS，CuS等；(3)Ni, Co, Fe等与B的化合物；(4)氯化物AgCl，AuCl3等；(5)碱土金属碳酸盐，如CaCO3，BaCO3，SrCO3；(6)氧化物Eu2O3，Fe2O3，Bi2O3及氢氧化物Al(OH3)等。溶剂热合成法是用有机溶剂代替水作介质，采用类似水热合成的原理制备纳米微粉。非水溶剂代替水，不仅扩大了水热技术的应用范围，而且能够实现通常条件下无法实现的反应，包括制备具有亚稳态结构的材料。苯由于其稳定的共轭结构，是溶剂热合成的优良溶剂，最近成功地发展成苯热合成技术，溶剂加压热合成技术可以在相对低的温度和压力下制备出通常在极端条件下才能制得的、在超高压下才能存在的亚稳相。3. 介孔分子筛特点。（9分）(1) 基于微观尺度上的高度有序孔道结构(2) 孔径尺寸可以调控(1.330nm)(3) 具有不同的结构、孔壁(骨架)组成和性质(4) 很好的热稳定性(5) 无机组分的多样性(6) 高比表面(1000m2/g )，高孔隙率(1ml/g )(7) 具有不同形体外貌(微米级)，并且可以控制(8) 在微结构上，介孔材料的孔壁为无定形 (9) 广泛的应用前景，如大分子催化、选择吸附4. 介孔分子筛的形貌有哪些。（5分）纤维状，棒状，薄膜，球形，多面体三、 论述题（26分）结合所学知识或者所学专业讨论纳米材料对于人们生活和生产的影响。答：纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米技术将是21世纪科学技术新时代的基础。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等 。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。纳米技术中纳米材料领域对我们生活影响最直接、最密切。纳米材料是纳米科技发展的重要基础。纳米材料是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度水平，并具有特殊性能的材料。纳米材料由于其结构的特殊性，加大的比表面以及一系列新的效应决定了纳米材料出现许多不同于传统材料的独特性能，优化了材料的各种性能。纳米材料的表面效应使材料粒子表面原子极其活跃，容易与周围的气体反应，也容易吸收气体。此效应的应用使人们提高催化剂效率、吸波材料的吸波率、涂料的遮盖率、杀菌剂的效率等。纳米涂料对甲醛、氨气等有害气体有吸收和消除的功能，使室内空气更加清新。对各种霉菌的杀抑率达99以上，有长期的防霉防藻效果。纳米改性内墙涂料，实际上是高级的卫生型涂料，适合于家庭、医院、宾馆和学校的涂装。纳米改性外墙涂料，利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理，较低的表面张力，具有高强的附着力，由于目前应用纳米材料对涂料进行改性尚处在初级阶段，技术、工艺还不太成熟，需要探索和改进。纳米材料的应用使现在的涂料能够有静电屏蔽的作用，还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料在涂料上的应用，使得它利用独特的光催化技术对空气中有毒气体有强烈的分解，消除作用。对甲醛、氨气等有害气体有吸收和消除的功能，使室内空气更加清新。纳米改性外墙涂料，利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理，较低的表面张力，具有高强的附着力，漆膜硬度高且有韧性，优良的自洁功能，强劲的抗粉尘和抗脏物的粘附能力，疏水性极佳，容易清洗污物的性能。由于目前应用纳米材料对涂料进行改性尚处在初级阶段，技术、工艺还不太成熟，需要探索和改进。但涂料的各种性能得到某些改进的试验结果足以证明，纳米改性涂料的市场前景是非常好的。纳米技术对生活的影响。不仅在涂料上，纳米技术在其他方面的应用也使很多领域发生了变革。如在织物中的应用，在防腐中的应用，在航天电子领域中的应用，在生物医学工程中的应用等，使这些领域的技术向前迈进了很大的一步，解决了很多难题，但很多技术都还不成熟，还需要去探索，去改进，相信，纳米材料会在以后的将来得