納米材料導(dǎo)論第一章納米材料的基本概念與性質(zhì)(已修改)
2025-02-01 10:16 本頁(yè)面
【正文】 第一章 納米材料的基本概念與性質(zhì) 基本內(nèi)容 納米材料的基本概念 納米微粒的基本性質(zhì) 納米材料的基本概念 從尺寸概念分析： 納米材料就是關(guān)于原子團(tuán)簇、納米顆粒、納米薄膜、納米碳管和納米固體材料的總稱。 從特性內(nèi)涵分析 ：納米材料能夠體現(xiàn)尺寸效應(yīng)(小尺寸效應(yīng) )和量子尺寸效應(yīng)。 定義： 僅包含幾個(gè)到數(shù)百個(gè)原子或尺度小于 1nm的粒子稱為“簇”，它是介于單個(gè)原子與固態(tài)之間的原子集合體。 原子團(tuán)簇 （ atomic cluster ） 原子團(tuán)簇的形狀可以是多種多樣的 ， 它們尚未形成規(guī)整的晶體 絕大多數(shù)原子團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)不清楚 ， 但巳知有線狀 、層狀 、 管狀 、 洋蔥狀 、 骨架狀 、 球狀等等 化學(xué)分支包括： 合成化學(xué) 化學(xué)動(dòng)力學(xué) 晶體化學(xué) 結(jié)構(gòu)化學(xué) 原子簇化學(xué) 原子團(tuán)簇研究是多學(xué)科的交叉 物理學(xué)分支： 原子、分子物理 表面物理 晶體生長(zhǎng) 非晶態(tài) 其它學(xué)科：星際分子、礦巖成因、燃燒煙粒、大氣微晶等． 國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目 ： “原子團(tuán)簇的物理和化學(xué)”、 “團(tuán)簇組裝納米結(jié)構(gòu)的量子性質(zhì)” 南京大學(xué)固體微結(jié)構(gòu)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）團(tuán)簇物理和納米科學(xué)研究組 楊先生和馮先生訪問(wèn)團(tuán)簇物理研究室 一元原子團(tuán)簇 包括金屬團(tuán)簇 (加 Nan， Nin等 )和非 金屬團(tuán)簇 ． 非金屬團(tuán)簇可分為碳簇 (如 C60,C70 等 )和非碳族 (如 B， P， S， Si簇等 )． 二元原子團(tuán)簇 包括 InnPm， AgnSm等 。 多元原子團(tuán)簇 有 Vn(C6H6)m等 ． 原子簇化合物 是原子團(tuán)簇與其他分子以配位化學(xué) 鍵結(jié)合形成的化合物 原子團(tuán)簇可分為一元原子團(tuán)簇、二元原子團(tuán)簇、多元原子團(tuán)簇和原子簇化合物． 當(dāng)前能大量制備并分離的團(tuán)簇是 C60(富勒烯 ) (富勒烯 ) C60的結(jié)構(gòu)： C60(富勒烯 ) 由 60個(gè)碳原子排列而成的 32面體，其中 20個(gè)六邊形， 12個(gè)五邊形，其直徑為 。 制備 C60常用的方法： 采用兩個(gè)石墨碳棒在惰性氣體（ He， Ar）中進(jìn)行直流電弧放電，并用圍于碳棒周圍的冷凝板收集揮發(fā)物。揮發(fā)物中除了有 C60外，還含有 C70， C20等其它碳團(tuán)簇?？梢圆捎盟崛苋テ渌鼒F(tuán)簇，但往往還混有 C70。 幻數(shù)：構(gòu)成碳團(tuán)簇的原子數(shù) 幻數(shù)為 20， 24， 28， 32， 36， 50， 60， 70的具有高穩(wěn)定性，其中又以 C60最穩(wěn)定。 僅僅通過(guò)調(diào)節(jié)團(tuán)簇的大小，物質(zhì)特性就有極大的不同， 10 個(gè)鐵原子的團(tuán)簇在催化氨合成時(shí)要比 17個(gè)鐵原子的團(tuán)簇效能高出 1000倍。 定義： 微粒尺寸為納米數(shù)量級(jí)，它們的尺寸大于原子團(tuán)簇，小于通常的微粒，一般尺寸為 1l00nm。 也有人將它稱為超微粒子（ ultrafine particle） 日本名古屋大學(xué)上田良二教授曾經(jīng)給納米微粒下了一個(gè)定義： 用電子顯微鏡 (T
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