2014年BN纳米粒子的制备与研究.docVIP

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 王玲 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、必威体育官网网址□，在 年解密后适用本授权书。 2、不必威体育官网网址□。 (请在以上相应方框内打“√”) 作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 BN纳米粒子的制备与研究 系 部：化学与环境工程学院 学生姓名:王玲 专业班级：化学工程与工艺1班 指导教师:袁颂东副教授 1 纳米粒子与纳米材料的特性 1.1 纳米粒子的定义 纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米材料根据三维空间被纳米尺度约束的自由度来计，大致可分为零维的纳米粉（颗粒和原子团簇）、一维的纳米纤维（管、线、柱），、二维的纳米膜、三维的纳米块体等。 纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料，包括结晶和非结晶材料。按组成可分为：无机纳米微粒、有机纳米微粒、有机/无机复合微粒。无机纳米微粒包括金属与非金属（半导体，陶瓷，铁氧体等），有机纳米微粒主要是高分子和纳米药物。 1.2 纳米粒子的特性 当小粒子尺寸达到纳米级时，其本身和由它构成的纳米固体主要有如下四个方面的效应：表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应及许多大块固体所不具有的特殊性质。 它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。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的不同。按照材料的形态，可将其分四种：纳米颗粒型材料 、纳米固体材料、纳米膜材料、纳米磁性液体材料。 1.2.1表面效应 球形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，故其比表面积(表面积/体积)与直径成反比。随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加。例如粒径为10nm时，比表面积为90m2/g；粒径为5nm时，比表面积为180 m2/g；粒径下降到2nm时，比表面积猛增到450 m2/g。粒子直径减小到纳米级，不仅引起表面原子数的迅速增加，而且纳米粒子的表面积、表面能都会迅速增加。这主要是因为处于表面的原子数较多，表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同所引起的。表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很大的化学活性，晶体微粒化伴有这种活性表面原子的增多，其表面能大大增加。这种表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原子输运和构型变化，同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。 1.2.2量子尺寸效应 大块材料的能带可以看成是连续的，而介于原子和大块材料之间的纳米材料的能带将分裂为分立的能级。能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、电场能、或者磁场能比平均的能级间距还小时就会呈现出一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子效应。这一效应可使纳米粒子具有高的光学非线性、特异催化性和光催化性质等。 1.2.3小尺寸效应 随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对纳米颗粒而言尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化，产生一系列新奇的性质。例如金属纳米颗粒对光吸收显著增加，并产生吸收峰的等离子共振频移；小尺寸的纳米颗粒磁性与大块材料有明显的区别，由磁有序态向磁无序态，超导相向正常相转变。与大尺寸固态物质相比纳米颗粒的熔点会显著下降。 1.2.4宏观量子隧道效应 微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。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以及电荷等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观的量子隧道效应MQT （Macroscopic Quantum Tunneling）。这一效应与量子尺寸效应一起，确定 了微电子器件进一步微型化的极限，也限定了采用磁带磁盘进行信息储存的最短时