金属纳米材料能与制备方法-1_图文.ppt

第三章 纳米材料的性能  及制备方法;提问：;问题一：谈谈你对材料及其重要性的认识。 ;问题二：什么是纳米材料？;问题四：请说出纳米材料的分类依据并举例;请说出纳米材料的分类依据并举例;纳米材料的微结构研究的几个层次： 零维调制（原子团簇和纳米微粒）； 一维调制（纳米管、丝、棒）； 二维调制（纳米多层膜）； 三维调制（纳米体相材料）。; 一般地，材料所具有的各种物理化学性质和使用性能，主要由材料的化学组成和显微结构决定。材料的结构（Structure）表明材料中的物质成分的排列和运动方式:;3.1 纳米结构单元3.2 纳米粒子的性质3.3 纳米粒子的制备方法3.4 其它合成方法 ;3.1 纳米结构单元 ;3.1.1 团簇;团簇的独特性质：;团簇物理主要研究内容： ;典型的团簇：碳簇C60 (足球稀 ) ------------富勒烯系列全碳分子的代表;C60??构图示意图;C60是碳单质的第三种稳定的存在形式 ：;Diamond(West Africa,20.09ct);足球烯发现的偶然性与必然性： ; 在惰性气体环境下，用高功率的激光照射石墨表面，照射释放出来的由碳原子构成的碎片等离子体进入真空室。在一个杯形集结区内，碎片离子经气相的热碰撞反应成为新的碳原子簇。这些新生成的碳原子簇随氦气进入真空室，由于气体的膨胀而被迅速冷却下来。 质谱仪上观察到质量较大的碳原子簇所含的碳原子个数均是偶数，其中分子质量数落在720处的质谱峰信号最强，它恰好对应一个由60个碳原子组成的分子，另外一个相当于C70分子的质谱峰清晰地出现在分子质量数840处。 Smalley经过反复尝试，终于用20个正六边形和12个正五边形拼成一个60个顶点的C60分子结构模型。C60分子就以短程线圈顶结构设计者巴克明斯特.富勒(Buckminster Fuller)的名字命名，称为Buckminsterfullerene简称富勒烯(Fullerene)。;C60发现的偶然性：;C60发现的必然性： ;3.1.2 纳米微粒;在电子透射显微镜（TEM）下观察到的Fe2O3 （10nm）;一次粒子与二次粒子的示意图;纳米固体材料（三维结构纳米材料）是由纳米级的颗粒或晶间相复合而成：;纳米级的晶粒 纳米固体材料跟普通的金属、陶瓷以及其他固体材料都是由同样的原子组成，只不过这些原子排列成了纳米级的原子团，成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。 高浓度的晶界 高浓度晶界及晶界原子排列的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能不同于一般材料(单晶、多晶、非晶)。 ;纳米材料晶界的结构不同理论 ;3.1.3 人造原子;全同纳米团簇周期点阵： 一种新的两维人造晶格 将纳米团簇按特定的大小并自发地排列成周期排列的有序结构，就构成了自然界不存在的新的凝聚态物质形式。 在这类新的晶体形式中，由于每个构造单元仅仅包含几个到几十个原子，原子尺度上的尺寸涨落或排列非周期性都将导致其性质的巨大变化，因而大小均匀性及排列周期性是两个最基本的要素。 ;C60 band each other;剑灯逗仍眺亿健派苏傅贴幌署镑壬测洒仑篓享轩瘩一旅正铅局狡洼涂衡蘸金属纳米材料能与制备方法-1_图文金属纳米材料能与制备方法-1_图文;量子阱;人造原子与真正原子的主要差别：;纳米管： 纳米碳管、WS2管、MoS2管、BN管、NC管、环糊精管等等。;关于碳纳米管 ; ;纳米碳管可分为：;多壁碳纳米管扫描电镜照片;碳纳米管的主要制备方法;Nanometer fibers;（1）三维纳米材料晶粒尺寸在三维方向上均在100ｎｍ范围内的纳米颗粒集合体；（2）二维纳米材料具有层状结构的纳米薄膜、多层膜、纳米涂层；（3）一维纳米材料具有纤维结构的纳米丝、纳米棒；（4）零维纳米材料原子簇和原子束结构。;§3.2 纳米粒子的性质 已经知道，纳米粒子是尺寸在1—100 nm之间的粒子，处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。通常的纳米材料是由纳米粒子组成的。 从一般微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，具有下述效应，并由此派生出传统固体不具有的许多特殊性质。;3.2.1 表面效应 3.2.2 体积效应/小尺寸效应 3.2.3 量子尺寸效应 3.2.4 宏观量子隧道效应;表面效应 当材料粒径远大于原子直径时，表面原子可忽略；但当粒径逐渐接近于原子直径时，表面原子的数目及其作用就不能忽略，而且晶粒的表面积、表面能和表