核壳纳米材料制备与的应用的综述.doc

实用标准文案 精彩文档 苏州大学研究生考试答卷封面 考试科目： 材料的制备与技术 考试得分：________________ 院 别： 材料与化学化工学部 专 业： 分析化学 学生姓名： 欧阳勇剑 学 号： 20124209073 授课教师： 姚建林 考试日期： 2013 年 07 月 10 日 金属核壳纳米粒子的制备与应用 摘要：纳米科学被认为是21世纪头等重要的科学领域，它所研究的是人类过去从为涉及的非宏观、非围观的中间领域，使人们改造自然的能力延伸到分子、原子水平，标志这人类的科学技术进入了一个新的时代。核壳纳米结构由于既有纳米微粒的特性如量子效应、小尺寸效应、表面效应等优点，又存在由纳米结构组合引起的新效应，如量子耦合效应和协同效应等，而且纳米结构体系很容易通过外场（电、磁、光）实现对其性能的控制。金属核壳型纳米微粒由于表面覆盖有与核物质不同性质纳米粒子，因此表面活性中心被适当的壳所改变，常表现出不同于模板核的性能，如不同的表面化学组成、稳定性的增加、较高的比表面积等，这些粒子被人为设计和可控制备以满足特定的要求。 关键词：金属核壳纳米粒子；性质；制备方法；应用。 前言 纳米科学技术是研究于纳米尺寸（1～100nm）时，物质和设备的设计方法、组成、特性以及应用的应用科学。“纳米科学”最初的设想来自于著名物理学家费曼1959年在加州理工大学的一次演讲。经过半个多世纪的发展，特别是上世纪末期，随着测量与表征技术的显著提高，纳米科学技术得到了飞速的发展，已经成为一门集前沿性、交叉性和多学科特征的新兴研究领域，其理论基础、研究对象涉及物理学、化学、材料学、机械学、微电子学、生物学和医学等多个不同的学科。 进入21世纪，世界各国纷纷意识到纳米科技对社会的经济发展、科学技术进步、人类生活等方面产生了巨大影响，加大了对纳米科学技术研究力度，将其列为21世纪最重要的科学技术。美国、欧盟、日本纷纷将纳米科学技术的研究和发展列为国家科学技术发展的重要组成部分，我国也于2003年成立国家纳米科学研究中心，并与2006年将纳米科学与技术研究列为《国家中长期科学技术发展规划纲要》的四大重点学科之一。 1.纳米材料简介 纳米材料是尺寸介于原子、分子与宏观物质之间的微粒材料（通常泛指1～100 nm范围内）。由于它的尺度处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域，因此其被称为介观材料，拥有着传统固体材料所不具备的特性，列举如下： (1) 量子尺寸效应[1,2] 当纳米材料从体相减小到某一临界尺寸（如电子的德布罗意波长、平均自由程或激子的玻尔半径）以后，金属费米能级附近的电子能级将由准连续变为离散能级；同时纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级而使能隙变宽。该现象被称为量子尺寸效应。 (2) 小尺寸效应[2] 纳米粒子会出现一些诸如光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振平移，磁有序态向磁无序态转变以及超导相向正常相转变等特有现象，这些现象可称为小尺寸效应。 (3) 表面效应[3,4] 表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着粒径的减少逐渐增大的现象[5]。当粒径下降到纳米尺寸以后，比表面积迅速增加，表面原子的比例增大。 (4) 宏观量子隧道效应[6-9] 电子具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。近年来，人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之为宏观的量子隧道效应。 上述的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等都是纳米材料的基本特性，在光、电、磁、热等方面呈现出优异的性能，从而使其在各个领域有着广阔的应用前景。 2.核壳纳米材料简介 核壳型纳米粒子是以一个尺寸在微米至纳米级的球形颗粒为核，在其表面包覆数层均匀纳米薄膜而形成的一种复合多相结构，核与壳之间通过物理或化学作用相互连接。广义的核壳材料不仅包括由相同或不同物质组成的具有核壳结构的复合材料，还包括空球、微胶囊等材料。 核壳型复合微球集无机、有机、纳米粒子的诸多特异性质与一体，并可通过控制核壳的厚度等实现复合性能的调控。通过对核壳结构、尺寸剪裁，可调控它们的磁学、光学、电学、催化等性质，因而有诸多不同于单组分胶体粒子的性质。他在材料学、化学组装、药物输送等领域具有极大的潜在应用价值。 核壳型纳米粒子分类： (1)无机—无机核壳结构微纳米材料:核壳均为无机材料的复合微纳米材料。 (2)无机—有机核壳结构微纳米材料:核为有机材料，壳为无机材料的复合微纳米材料。 (3)有机—无机核