纳米材料的特性讲述.ppt

1 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。纳米材料有诸多特性，像表面与界面效应 、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应 。 以下介绍纳米级材料的 发展及制备 莲花效应 光触媒 定义 制备方法 物理方法 化学方法 机械法 机械球磨法：无需从外部供给热能,通过球磨让物质使材料之间发生界面反应, 使大晶粒变为小晶粒,得到纳米材料。 机械粉碎法：利用各种超微粉机械粉碎和电火花爆炸等方法将原料直接粉碎成超微粉, 尤其适用于制备脆性材料的超微粉。 超重力技术：利用超重力旋转床高速旋转产生的相当于重力加速度上百倍的离心加速度, 使相间传质和微观混合得到极大的加强,从而制备纳米材料。 2.气相法 蒸发冷凝法：在真空或惰性气体中通过电阻加热、高频感应、等离子体、激光、电子束、电弧感应等方法使原料气化或形成等离子体并使其达到过饱和状态,然后在气体介质中冷凝形成高纯度的纳米材料。 溶液蒸发法：将溶剂制成小滴后进行快速蒸发,使组分偏析最小,一般可通过喷雾干燥法、喷雾热分解法或冷冻干燥法加以处理。 深度塑性变形法:在准静态压力的作用下,材料极大程度地发生塑性变形,而使尺寸细化到纳米量级。 3.磁控溅射法与等离子体法 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,使得靶材料表面的原子或分子从靶材料表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。 等离子体法是利用在惰性气氛或反应性气氛中通过直流放电使气体电离产生高温等离子体,从而使原料溶液化合蒸发,蒸汽达到周围冷却形成超微粒。 Ⅰ.溶胶—凝胶法 溶胶—凝胶法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中,然后经过水解反应生成活性单体, 活性单体进行聚合,开始成为溶胶,进而生成具有一定空间结构的凝胶。 Ⅱ.离子液法 离子液作为一种特殊的有机溶剂,具有独特的物理化学性质,如粘度较大、离子传导性较高、热稳定性高、低毒、流动性好以及具有较宽的液态温度范围等。即使在较高的温度下,离子液仍具有低挥发性,不易造成环境污染,是一类绿色溶剂。因此,离子液是合成不同形貌纳米结构的一种良好介质。 Ⅲ.溶剂热法 溶剂热法是指在密闭反应器(如高压釜)中,通过对各种溶剂组成相应的反应体系加热,使反应体系形成一个高温高压的环境,从而进行实现纳米材料的可控合成与制备的一种有效方法。 Ⅳ.微乳法 微乳液制备纳米粒子是近年发展起来的新兴的研究领域,具有制得的粒子粒径小、粒径接近于单分散体系等优点。1943年Hoar等人首次报道了将水、油、表面活性剂、助表面活性剂混合,可自发地形成一种热力学稳定体系,体系中的分散相由80nm- 800nm的球形或圆柱形颗粒组成,并将这种体系定名微乳液。自那以后,微乳理论的应用研究得到了迅速发展。 莲花效应主要是指莲叶 表面具有超疏水 (superhydrophobicity) 以及自洁(self-cleaning) 的特性 莲花效应 出淤泥而 不染 ①纳米尺寸的物理结构 ②疏水性的化学组成 决定的！ 荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米微米级的超微结构。荷叶表面上有许多微小的乳突，乳突的平均大小约为10微米，平均间距约12微米。而每个乳突有许多直径为200纳米左右的 突起组成的。 莲叶表面的化学组成为腊质 水在一般的腊上接触角为110度，但是水在莲花的接触角却大于140度，只要叶面稍微倾斜，水珠就会滚离叶面。 自清洁的建筑涂料； 纺织材料 （卓越的疏水疏油性能 ，杀菌、防辐射、防霉 ）； 纳米处理的玻璃具有自洁的效果，可以用于战机雷达 光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料（二氧化钛比较常用），它涂布于基材表面，在光线的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；同时还具备除臭、抗污等功能。 光触媒的特性为利用空气中的氧分子及水分子将所接触的有机物转换为二氧化碳跟水，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，理论上有效期非常长。同时，二氧化钛本身无毒无害，已广泛用于食品、 医药、化妆品等各种领域。 全面性 　　光触媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效广泛的消毒性能，能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。 持续性 　　在反应过程中，光触媒本身不会发生变化和损耗，在光的照射下可以持续不断的净化污染物，具有时间持久、持续作用的优点。 安全性 　　无毒、无害，对人体安全可靠；最终的反应产物为二氧化碳、水和其他无害物质，不会产生二次污染。 高效性 　　光