【正文】 在合成纖維中添加相應(yīng)的納米微粒，可以制成殺菌、防霉、除臭、抗紫外輻射和抗電磁輻射的環(huán)保內(nèi)衣和服裝。 光照還會導(dǎo)致二氧化鈦具有超親水性，使得水滴在其表面無法形成。 例如，納米銅不但沒有紫銅色的光澤，而且不導(dǎo)電；納米銀的熔點只有 100℃ 左右等。 AgNO3溶液 Ag2Cr2O7沉淀 空白區(qū)（內(nèi)含 K2Cr2O7） AgNO3溶液 空白區(qū) Ag2Cr2O7沉淀 納米技術(shù)與應(yīng)用簡介 1. 納米技術(shù)的概念 2. 納米材料的分類 3. 納米材料的制備方法 4. 納米材料的特性 5. 納米材料的應(yīng)用 納米技術(shù)的概念 納米技術(shù)作為 21世紀(jì)的主導(dǎo)科學(xué)技術(shù)，將給人類帶來一場前所未有的新工業(yè)革命。 (2) 降低溶膠的溫度 ，這樣既降低其溶解度，又降低溶膠粒子的熱運動，使之交聯(lián)而形成凝膠。 凝膠的分類 ????? 失去介質(zhì)????? 加入介質(zhì)2. 凍膠和干膠 凍膠 含水量多的凝膠 含水量可多達(dá) 99%以上 如 瓊脂、肉凍和豆腐腦等。在一定的條件下，膠粒或大分子在某些部位上相互聯(lián)結(jié)，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分散介質(zhì) (液體或氣體 )充滿其空間，使溶膠失去流動性。 1c R T?Π 其中 是大分子溶液的濃度。將兩條直線外推至濃度 ，得到特性黏度 。 設(shè)有一高分子溶液，各組分的物質(zhì)的量分別為 n1，n2， …, ni , 其對應(yīng)的摩爾質(zhì)量為 M1， M2， …， Mi ， 則數(shù)均摩爾質(zhì)量的定義為 2. 質(zhì)均摩爾質(zhì)量 Mm 1 2mi( 1 ) ( 2 ) ( i )( 1 ) ( 2 ) ( i )m M m M m MmMmm? ? ??? ? ???BB( B)mMm?? 設(shè)高分子物質(zhì)的總質(zhì)量為 m，各組分的質(zhì)量分別為 m1， m2， …, mi , 其對應(yīng)的摩爾質(zhì)量為 M1，M2， …， Mi ， 則質(zhì)均摩爾質(zhì)量的定義為 質(zhì)均摩爾質(zhì)量可以用 光散射法 測定。 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 3. 有機化合物離子的影響 用葡萄糖酸內(nèi)脂可以使天然豆?jié){凝聚，制成內(nèi)脂豆腐。 3F C l B r N O I? ? ? ? ? 離子水化半徑越小，聚沉能力越強 影響溶膠穩(wěn)定性的其他因素 1. 物理因素 濃度的影響 溫度的影響 外加作用力影響 濃度增加，粒子碰撞機會增多，使膠粒易于凝聚 溫度升高，粒子碰撞機會增多，碰撞強度增加 將溶膠放入高速離心機，由于膠粒與介質(zhì)的密度不同，離心力不同而分離。 (2) 電勢 ? 膠粒移動時，從滑移界面到本體溶液的電勢差稱為動電電勢，或 電勢。 流動電勢 防止流動電勢過高的方法是 將這類輸運管道接地 或在運送的有機液體中加入油溶性電解質(zhì)，增加介質(zhì)的電導(dǎo)，降低流動電勢。對于半徑為 r 的球形膠粒，在 r 遠(yuǎn)小于雙電層的厚度時，可以用 H252。 雙電層和動電電勢 擴散雙電層模型 膠粒雖小到肉眼看不見，但從微觀角度看它仍是一個很大的固體，同樣可以用討論電極表面電荷分布的方法來討論膠粒表面的電荷結(jié)構(gòu)。 將凝膠裝在玻管中，滴入樣品 ,電泳后各組分在管中形成圓盤狀。 若是無色溶膠，必須用紫外吸收等光學(xué)方法讀出液面的變化。 例如： AgI固體分散在介質(zhì)中 ，由于 Ag+較小，擴散速率快，比 I容易脫離晶格而進(jìn)入溶液，使AgI膠粒帶負(fù)電。 在外電場作用下， 膠粒向帶相反電荷電極的定向移動稱為電泳 ， 介質(zhì)向帶相反電荷電極的定向移動稱為電滲 。 從超顯微鏡可以獲得哪些有用信息？ （ 1） 可以測定球狀膠粒的平均半徑。 超顯微鏡 分辨率高，可以研究半徑為 5~150 nm 的粒子。 其他分散系統(tǒng)也會產(chǎn)生一點散射光，但遠(yuǎn)不如溶膠顯著。 光學(xué)性質(zhì) 光散射現(xiàn)象 可見光的波長為 400~760 nm。 溶膠的滲透壓可以借用稀溶液滲透壓公式計算： n R T c R TV ??Π式中 c為膠粒的濃度。 動力性質(zhì) 1. Brown運動 1905年 Einstein（ 愛因斯坦 )等人才闡述了 Brown運動的本質(zhì)。 溶膠的凈化 溶膠的動力和光學(xué)性質(zhì) 1. 動力性質(zhì) 2. 光學(xué)性質(zhì) 動力性質(zhì) 1. Brown運動 1827 年植物學(xué)家 布朗（ Brown)用顯微鏡觀察到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運動。 3 2 3F e Cl 3 H O F e ( O H ) ( ) 3 H Cl??（熱） 溶膠32F e ( O H ) H C l F e O C l 2 H O? ??? ? F e O Cl F e O Cl??? 少量電解質(zhì) 可以作為溶膠的穩(wěn)定劑 FeO? 過多的電解質(zhì) 的存在會使溶膠不穩(wěn)定，容易聚沉，所以必須除去。 制備時在兩電極上施加 直流電，調(diào)節(jié)電極之間的距離，使之形成電弧。 A為空心轉(zhuǎn)軸，與 C盤相連，向一個方向旋轉(zhuǎn)， B盤向另一方向旋轉(zhuǎn)。制備方法大致可分為兩類： 1. 分散法 2. 凝聚法 用機械 設(shè)備 、 電能或熱能 等 將粗分散的難溶物質(zhì)分散成微小顆 粒。 3. 按膠體分散系統(tǒng)的性質(zhì)分類 （ 2）親液溶膠 半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的大分子物質(zhì)，溶解在合適的溶劑中形成的溶膠。當(dāng)分散相為不同狀態(tài)時，則形成不同的固溶膠 C. 固 固溶膠 有色玻璃，不完全互溶的合金 B. 固 液溶膠 珍珠，某些寶石 A. 固 氣溶膠 泡沫塑料，沸石分子篩 2. 按分散介質(zhì)的物態(tài)分類 （ 3）氣溶膠 將 氣體作為分散介質(zhì) 所形成的溶膠。 云： 水分散在空氣中 被分散的物質(zhì)稱為分散相 （ dispersed phase) 另一種物質(zhì)稱為分散介質(zhì) （ dispersing medium) 膠體分散系統(tǒng)概述 牛奶： 乳脂分散在水中 珍珠： 水分散在蛋白質(zhì)中 分類系統(tǒng)通常有三種分類方法： ?分子分散系統(tǒng) 1. 按分散相粒子的大小分 2. 按分散介質(zhì)的物態(tài)分 ?液溶膠 3. 按膠體分散系統(tǒng)的性質(zhì)分 ?憎液溶膠 ?膠體分散系統(tǒng) ?粗分散系統(tǒng) ?固溶膠 ?氣溶膠 ?親液溶膠 ?締合溶膠 膠體分散系統(tǒng)概述 ｛ ｛ ｛ (1) 分子分散系統(tǒng) 分散相與分散介質(zhì)以分子或離子形式彼此混溶，沒有界面，是 均勻的單相 ，分子半徑大小在 109 m以下 。 （ 3）粗分散系統(tǒng) 當(dāng)分散相粒子大于 1000 nm，目測是混濁不均勻系統(tǒng)，放置后會沉淀或分層，如黃河水。 由 ， 和 等難溶物質(zhì)分散在液體介質(zhì) (通常是水 )中形成的溶膠。 或由締合表面活性物質(zhì)保護(hù)的一種微小液滴，均勻地分散在另一種液體介質(zhì)中，形成半徑落在膠體粒子范圍內(nèi)的 微乳狀液 。例如，將廢輪胎粉碎，先用液氮處理，硬化后再研磨。 制備過程包括先分散后凝聚兩個過程。 實際是利用物質(zhì)在不同溶劑中的溶解度不同 ,把普通溶液突然變成過飽和溶液，使溶質(zhì)凝聚成膠粒 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) 膠 團(tuán) 的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，先有一定量的難溶物分子聚結(jié)形成膠粒的中心，稱為 膠核 ； 然后膠核選擇性的吸附穩(wěn)定劑中的一種離子，形成緊密吸附層； 膠粒與擴散層中的反號離子，形成一個電中性的膠團(tuán) 。 2. 超過濾法 將半透膜上的膠粒迅速用含有穩(wěn)定劑的介質(zhì)再次分散。 用超顯微鏡可以觀察到溶膠粒子不斷地作不規(guī)則 “之” 字形的運動 從而能夠測出在一定時間內(nèi)粒子的平均位移。 代入得 16RTDLr??? 動力性質(zhì) 2. 擴散與滲透壓 16RTDLr??? 從 Brown 運動實驗，測出平均位移，就可求出擴散系數(shù) D 有了擴散系數(shù)，就可以從上式求粒子半徑 r。 動力性質(zhì) 3. 沉降與沉降平衡 達(dá)到沉降平衡時 ， 粒子隨高度分布的情況與大氣在地球表面分布類似，可以用高度分布定律。 光散射現(xiàn)象的本質(zhì) 光是一種電磁波，照射溶膠時，分子中的電子分布發(fā)生位移而產(chǎn)生偶極子，這種偶極子像小天線一樣向各個方向發(fā)射與入射光頻率相同的光，這就是散射光。 2. 分散相與分散介質(zhì)的折射率相差越顯著，則散射作用也越顯著。 顯微鏡 可調(diào)狹縫 碳弧電源 膠體 光學(xué)性質(zhì) 照射光從碳弧光源射出，經(jīng)可調(diào)狹縫后，由透鏡會聚，從側(cè)面射到盛膠體的樣品池中。 （ 4） 觀察膠粒的布朗運動 、電泳、沉降和凝聚等 現(xiàn)象。 電泳 如黏土和分子篩等由硅氧四面體和鋁氧四面體組成，由 H+ ， Na+等離子來平衡電荷，當(dāng)離子擴散到介質(zhì)中時，黏土和分子篩等微粒就帶負(fù)電。 如 界面電泳儀 ，適用于溶膠量較大的系統(tǒng) 區(qū)帶電泳、凝膠電泳等適用于生物膠體 顯微電泳儀適用于樣品極少或個別膠粒的觀察 電泳 界面移動電泳儀 先在漏斗中裝入待測溶膠 打開活塞，使溶膠進(jìn)入 U型管 溶膠在左、右兩臂的液面與活塞等高時，關(guān)閉活塞 在活塞上部的管中加入超濾液或等滲溶液 電泳 小心打開活塞 ，接通電源，觀察液面的變化。 將該濾紙干燥后再浸入染料液中，由于各不同組分對染料的選擇吸附不同而顯示不同的顏色，從而可以區(qū)分不同的組分。 裝置中用的是鉑黑電極，樣品放在作為觀察管的玻璃毛細(xì)管內(nèi)，電泳池是封閉的。 緊密層 雙電層和動電電勢 x + + + + + + + + + + + + A B 0?擴散層 ? 為熱力學(xué)電勢 0? 是 AB線以右的擴散層的電勢差 ?但無法解釋為何 電勢受外加電解質(zhì)影響 ? 雙電層和動電電勢 Stern雙電層 x + + + + + + + + + + + + A B 0??1?將 AB面稱為 Stern面 AB面以左為 Stern層 層中離子會水合 ,切動面是個曲面 是曲面以右的電勢差 ? 雙電層和動電電勢 x + + + + + + + + + + + + A B 0??1? 從固體表面到緊密層電勢直線下降 ,用 ?1表示 ?0 是熱力學(xué)電勢 ?1的值要比 ?0小 帶電的膠粒只有在移動時才會顯示出切動面，才會有 電勢，所以 電勢稱為動電電勢 ?? 電勢越大，膠粒越穩(wěn)定 ,不容易凝聚 ? 雙電層和動電電勢 當(dāng)有外來電解質(zhì)加入時，與固體所帶電荷相反的離子（稱為異電性離子）會進(jìn)入溶劑化層，使整個雙電層變薄。 在外力作用 (如加壓 )下，迫使液體流經(jīng)毛細(xì)管或通過由粉末壓成的多孔膜時，在毛細(xì)管的兩端或在多孔膜的兩側(cè)會產(chǎn)生電勢差，這種電勢差稱為流動電