[纳米微粒的物理特性.ppt

4.1 热学性能 纳米微粒的熔点、开始烧结温度和晶化温度均比常规粉体的低很多。 由于颗粒小，纳米微粒的表面能高，比表面原子数多，这些表面原子近邻配位不全，活性大以及体积远小于大块材料的纳米粒子， 熔化时所需增加的内能比常规材料小得多，这就使的纳米微粒熔点急剧下降。 4.2磁学性能 纳米微粒的小尺寸效应，量子尺寸效应，表面效应等使的它具有常规晶粒材料所不具有的磁特性，归纳一下有： 由图可以看出：粒径为16nm 的Fe微粒,在5.5K时Hc达1.27×105A/m，室温下7.96×104A/m。而Fe块体，矫顽力 低于79.62A/m。 ⑷磁化率 纳米微粒的磁性与它所含的总电子数的奇偶性密切相关，每一个微粒的电子可以看成一个体系。 电子数的宇称可为奇或偶。 一价金属的微粒，一半粒子的宇称为奇，另一半粒子的宇称为偶； 二价金属的粒子的宇称为偶。 纳米Fe的比饱和磁化强度随粒径的减小而下降。 4.3光学特性 纳米粒子的一个最重要的标志是尺寸与物理特征量相差不多。 例如：当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时，小颗粒的量子尺寸效应十分显著。 ⑴宽频带强吸收 a.纳米金属强吸收 大块金属具有不同颜色的光泽，这表明它们对可见光范围各种颜色（波长）的反射和吸能力不同(我们看到的是反射最强的光的颜色)。 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：Pt纳米粒子的反射率为1%, Au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。 c.紫外强吸收 许多纳米微粒，例如：ZnO、Fe2O3和TiO2等对紫外光有强吸收作用，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。 ⑵蓝移和红移现象 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。 但在某些情况下，粒径减小至纳米级时，可以观察到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：在200～1400nm范围，单晶NiO呈现8个光吸收带，它们的峰位分别为： 3.52 3.25 2.95 2.75 2.15 1.95 1.75 1.13 ev NiO（纳米54～84nm） 3.30 2.93 2.78 2.25 1.92 1.72 1.07 ev 发生蓝移 发生红移 因为单位体积微晶的振子强度f微晶/V决定了材料的吸收系数， 粒径愈小，f越大，f微晶/V也越大， 则激子带的吸收系数随粒径下降而增加，即出现激子增强吸收并蓝移，这就称作量子限域效应。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. ①红外吸收蓝移 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 例：纳米SiC颗粒 红外吸收频率 814cm-1 大块SiC固体 红外吸收频率 794cm-1 纳米SiC颗粒的红外吸收频率较大块固体蓝移了20cm-1。 纳米Si3N4颗粒红外吸收频率的峰值为：949cm-1 大块Si3N4固体为：935cm-1 相对移动了14cm-1。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 不同粒径的CdS纳米微粒的吸收光谱 ②可见光光区的吸收蓝移 由图可以看出： 随着微粒尺寸的变小吸收边向短波方向移动（即蓝移）。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Cl