納米粒子的特性ppt課件

1 熱學(xué)性質(zhì) 與粗晶材料相比 納米材料比熱較大 納米材料的熱膨脹數(shù) 近乎是單晶的2倍 第四節(jié)納米粒子的特性 納米微粒的熔點(diǎn) 開始燒結(jié)溫度和晶化溫度均比常規(guī)粉體低得多 例如 平均粒徑為40nm的納米銅粒子的熔點(diǎn)由l053 降到750 降低了300 左右 塊狀的金的熔點(diǎn)l064 當(dāng)顆粒尺度減到10nm時(shí) 則降低為1037 降低了27 2nm時(shí)變?yōu)?27 大塊Pb的熔點(diǎn)為600K 而20nm球形Pb微粒熔點(diǎn)降低為288K 納米Ag微粒在低于373K時(shí)開始熔化 常規(guī)Ag的熔點(diǎn)為1173K左右 這一特點(diǎn)使低溫下將納米金屬燒結(jié)成合金產(chǎn)品成為現(xiàn)實(shí) 且為不溶解的金屬冶煉成合金創(chuàng)造了條件 納米金屬銅的超延展性 納米ZrO2的燒結(jié)溫度比微米級(jí)ZrO2的燒結(jié)溫度降低了400 1 超順磁性 起源 在小尺寸下 當(dāng)各向異性能減少到與熱運(yùn)動(dòng)能可想比擬時(shí) 磁化方向就不再固定在一個(gè)易磁化方向 易磁化方向作無(wú)規(guī)律的變化 結(jié)果導(dǎo)致超順磁性的出現(xiàn) 2 矯頑力納米粒子尺寸高于超順磁臨界尺寸時(shí)通常呈現(xiàn)高的矯頑力每個(gè)粒子是一個(gè)單磁疇 2 磁學(xué)姓質(zhì) 3 居里溫度 鐵磁體與順磁體的轉(zhuǎn)變溫度 居里溫度Tc與交換積分J成正比 并與原子構(gòu)形和間距有關(guān)納米粒子的Tc比固體相應(yīng)的低 納米粒子中原子間距隨著顆粒尺寸減少而減小 原子間距小將會(huì)導(dǎo)致J的減小 因而Tc下降 5nmNi 點(diǎn)陣參數(shù)縮小2 4 4 磁化率納米粒子的磁性與它所含的總電子數(shù)的奇偶性密切相關(guān) 量子尺寸效應(yīng)使磁化率遵從d 3規(guī)律 d平均顆粒直徑 電子數(shù)為偶數(shù)的磁化率服從 磁化率遵從d2規(guī)律 電子數(shù)為奇數(shù)的磁化率服從 在納米材料中 當(dāng)粒徑小于某一臨界值時(shí) 每個(gè)晶粒都呈現(xiàn)單磁疇結(jié)構(gòu) 其磁化過(guò)程完全由旋轉(zhuǎn)磁化進(jìn)行 即使不磁化也是永久性磁體 矯頑力顯著增長(zhǎng) 粗晶狀態(tài)下為鐵磁性的材料 當(dāng)粒徑小于某一臨界值時(shí)可以轉(zhuǎn)變?yōu)槌槾艩顟B(tài) 鴿子 蝴蝶 蜜蜂等生物體中存在超微磁性顆粒 小尺寸超微粒子的磁性比大塊材料強(qiáng)許多倍 20nm的純鐵粒子的矯頑力是大塊鐵的l000倍 納米多層中的巨磁電阻效應(yīng) 1986年德國(guó)科學(xué)家Grunberg小組有一重要的發(fā)現(xiàn) 就是在Fe Cr Fe三層膜中觀察到兩個(gè)鐵層之間通過(guò)鉻層產(chǎn)生耦合 1988年法國(guó)科學(xué)家Fert小組在 Fe Cr 周期性多層膜中 觀察到當(dāng)施加外磁場(chǎng)時(shí) 其電阻下降 變化率高達(dá)50 因此稱之為巨磁電阻效應(yīng) giantmagnetoresistance GMR 1995年 人們以絕緣層Al2O3代替導(dǎo)體Cr 觀察到很大的隧道磁電阻 TMR 現(xiàn)象 基于GMR和TMR的發(fā)現(xiàn) 一個(gè)新的學(xué)科分支 磁電子學(xué)的概念被提出了 從那時(shí)起 科技人員一直堅(jiān)持不懈地努力 將上述創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為信息技術(shù) IT 產(chǎn)業(yè)化 1999年以GMR多層膜為磁頭的硬盤驅(qū)動(dòng)器 HDD 進(jìn)入市場(chǎng) 其存儲(chǔ)密度達(dá)到11Gbits in2 而1990年僅為0 1Gbits in2 10年中提高了100倍 目前GMR的研究開發(fā)工作正方興未艾 而將上述隧道磁電阻 TMR 多層膜應(yīng)用于新型隨機(jī)存儲(chǔ)器 MRAM 的研究又已經(jīng)展開 在Fe Cr Fe系統(tǒng)中 相鄰鐵層間存在著耦合 它隨鉻層厚度的增加而呈正負(fù)交替的振蕩衰減形式 使得相鄰鐵層磁矩從彼此反平行取向到平行取向交替變化 外磁場(chǎng)也可使多層膜中鐵磁層的反平行磁化狀態(tài)發(fā)生變化 當(dāng)通以電流時(shí) 這種磁化狀態(tài)的變化就以電阻變化的形式反映出來(lái) 這就是GMR現(xiàn)象的物理機(jī)制 以Cr中電子為中介的鐵層間的耦合 隨著Cr層厚度增加而振蕩衰減 其平均作用范圍為1 3nm 這是對(duì)Cr層厚度的一個(gè)限制 在金屬中 特別是在磁性金屬中 電子平均自由程 10 20nm 和自旋擴(kuò)散長(zhǎng)度 30 60nm 很短 這是對(duì)多層膜各個(gè)亞層厚度的又一限制 基于上述原因 可以說(shuō)GMR和TMR現(xiàn)象的研究完全取決于納米材料科學(xué)的進(jìn)步 任何創(chuàng)新或轉(zhuǎn)化都以此為基礎(chǔ) 但是 納米尺度是如此之微小 這給多層膜的制備和微結(jié)構(gòu)表征帶來(lái)了挑戰(zhàn) 納米磁性材料 磁性是物質(zhì)的基本屬性 磁性材料是古老而用途十分廣泛的功能材料 納米磁性材料是20世紀(jì)70年代后逐步產(chǎn)生 發(fā)展 壯大而成為最富有生命力與寬廣應(yīng)用前景的新型磁性材料 美國(guó)政府大幅度追加納米科技研究經(jīng)費(fèi) 其原因之一是磁電于器件巨大的市場(chǎng)與高科技所帶來(lái)的高利潤(rùn) 其中巨磁電阻效應(yīng)高密度讀出磁頭的市場(chǎng)估計(jì)為10億美元 目前己進(jìn)入大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn) 磁隨機(jī)存儲(chǔ)器的市場(chǎng)估計(jì)為1千億美元 磁電子傳感器件的應(yīng)用市場(chǎng)亦十分寬廣 納米磁極 6極 4極 8極 納米粒子粒徑小于臨界半徑 一般為5 10 時(shí)變得有超順磁性 如把此強(qiáng)磁性納米粒子包裹一層表面活性劑后均勻地分散到溶液中 可制得一類新型液態(tài)膠狀磁流體材料 磁性液體 磁性液體最先用于宇航工業(yè) 后應(yīng)用于民用工業(yè) 這是十分典型的納米顆粒的應(yīng)用 它是由超順磁性的納米微粒包覆了表面活性劑 然后彌散在基液中而構(gòu)成 目前美 英 日 俄等國(guó)都有磁性液體公司 磁性液體廣泛地應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)密封 如磁盤驅(qū)動(dòng)器的防塵密封 高真空旋轉(zhuǎn)密封等 以及揚(yáng)聲器 阻尼器件 磁印刷等應(yīng)用 磁性液體 其它磁性材料 軟磁材料的發(fā)展經(jīng)歷了晶態(tài) 非晶態(tài) 納米微晶態(tài)的歷程 納米做晶金屬軟磁材料具有十分優(yōu)異的性能 高磁導(dǎo)率 低損耗 高飽和磁化強(qiáng)度 己應(yīng)用于開關(guān)電源 變壓器 傳感器等 可實(shí)現(xiàn)器件小型化 輕型化 高頻化以及多功能化 近年來(lái)發(fā)展十分迅速 磁電子納米結(jié)構(gòu)器件是20世紀(jì)末最具有影響力的重大成果 除巨磁電阻效應(yīng)讀出磁頭 MRAM 磁傳感器外 全金屬晶體管等新型器件的研究正方興未艾 磁電子學(xué)已成為一門頗受青睞的新學(xué)科 3 光學(xué)性質(zhì) 1 寬頻帶強(qiáng)吸收而當(dāng)尺寸減小到納米級(jí)時(shí) 各種金屬納米微粒幾乎都呈黑色 利用此特性可制作高效光熱 光電轉(zhuǎn)換材料 可高效地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱電能 此還可作為紅外敏感元件 紅外隱身材料等 2 藍(lán)移和紅移現(xiàn)象 與大塊材料相比 納米微粒的吸收帶普遍存在 藍(lán)移 現(xiàn)象 即吸收帶移向短波長(zhǎng)方向 在一些情況下 可以觀察到光吸收帶相對(duì)粗晶材料呈現(xiàn) 紅移 現(xiàn)象 即吸收帶移向長(zhǎng)波長(zhǎng) 此外 納米固體有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)一些比常規(guī)粗晶強(qiáng)的 甚至新的光吸收帶 納米材料光學(xué)性能研究的另一個(gè)方面為非線性光學(xué)效應(yīng) 發(fā)光現(xiàn)象 納米二氧化鈦的光致發(fā)光現(xiàn)象 納米激光通訊技術(shù)的應(yīng)用 紅外反射材料 高壓鈉燈以及各種用于拍照 攝影的碘弧燈都要求強(qiáng)照明 但是電能的69 轉(zhuǎn)化為紅外線 這就表明有相當(dāng)多的電能轉(zhuǎn)化為熱能被消耗掉 僅有一少部分轉(zhuǎn)化為光能來(lái)照明 同時(shí) 燈管發(fā)熱也會(huì)影響燈具的壽命 如何提高發(fā)光效率 增加照明度一直是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題 納米微粒的誕生為解決這個(gè)問(wèn)題提供了一個(gè)新的途徑 20世紀(jì)80年代以來(lái) 人們用納米SiO2和納米TiO2微粒制成了多層干涉膜 總厚度為微米級(jí) 襯在有燈絲的燈泡罩的內(nèi)壁 結(jié)果不但透光率好 而且有很強(qiáng)的紅外線反射能力 有人估計(jì)這種燈泡亮度與傳統(tǒng)的鹵素?zé)粝嗤瑫r(shí) 可節(jié)省約15 的電 優(yōu)異的光吸收材料 納米微粒的量子尺寸效應(yīng)等使它對(duì)某種波長(zhǎng)的光吸收帶有藍(lán)移現(xiàn)象 納米微粒粉體對(duì)各種波長(zhǎng)光的吸收帶有寬化現(xiàn)象 納米微粒的紫外吸收材料就是利用這兩個(gè)特性 通常的納米微粒紫外吸收材料是將納米微粒分散到樹脂中制成膜 這種膜對(duì)紫外有吸收能力依賴于納米粒子的尺寸和樹脂中納米粒子的摻加量和組分 目前 對(duì)紫外吸收好的幾種材料有 30 40nm的TiO2納米粒子的樹脂膜 Fe2O3納米微粒的聚酯樹脂膜 前者對(duì)400nm波長(zhǎng)以下的紫外光有極強(qiáng)的吸收能力 后者對(duì)600nm以下的光有良好的吸收能力 可用作半導(dǎo)體器件的紫外線過(guò)濾器 隱身材料 由于納米微粒尺寸遠(yuǎn)小于紅外及雷達(dá)波波長(zhǎng) 因此納米微粒材料對(duì)這種波的透過(guò)率比常規(guī)材料要強(qiáng)得多 這就大大減少波的反射率 使得紅外探測(cè)器和雷達(dá)接收到的反射信號(hào)變得很微弱 從而達(dá)到隱身的作用 另一方面 納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大3 4個(gè)數(shù)量級(jí) 對(duì)紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多 這就使得紅外探測(cè)器及雷達(dá)得到的反射信號(hào)強(qiáng)度大大降低 因此很難發(fā)現(xiàn)被探測(cè)目標(biāo) 起到了隱身作用 美國(guó)F117隱形轟炸機(jī) 美國(guó)B2隱形轟炸機(jī) 納米材料由大量的小原子團(tuán)簇或晶粒組成 晶粒之間的界面在決定和控制材料性能方面起至關(guān)重要的作用 如純金屬原子容易在金屬晶體結(jié)構(gòu)中通過(guò)位錯(cuò)這種缺陷運(yùn)動(dòng) 故易于成形 而當(dāng)金屬由納米晶粒組成時(shí) 晶界阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) 且小的晶粒尺寸使位錯(cuò)形成困難 需要更大的力使材料變形 因而納米金屬的強(qiáng)度和硬度大幅度提高 在傳統(tǒng)陶瓷中 晶粒不易滑動(dòng) 材料呈現(xiàn)脆性 而納米陶瓷的晶粒尺寸極小 晶粒容易在其他晶粒上運(yùn)動(dòng) 因此具有高強(qiáng)度和高韌性 如用納米微晶陶瓷可做成永不生銹 鋒利無(wú)比的陶瓷刀具 輕松地剪裁鐵皮 切削鋼鐵 許多納米陶瓷 如ZrO2 Ti2O3 Si3N4 在適當(dāng)溫度下具有很好的塑性 甚至塑性形變可達(dá)100 這就是目前的一些展銷會(huì)上推出的所謂 摔不碎的陶瓷碗 4 力學(xué)性能 Hall Petch H P 關(guān)系 當(dāng)晶粒減小到納米級(jí)時(shí) 材料的強(qiáng)度和硬度隨粒徑的減小而增大 近似遵循經(jīng)典的Hall一Petch關(guān)系式 強(qiáng)度硬度 人的牙齒之所以有很高的強(qiáng)度 是因?yàn)樗怯闪姿徕}等納米材料構(gòu)成的 由于晶粒減小到納米量級(jí) 使納米材料的強(qiáng)度和硬度比粗晶材料高4 5倍 納米金屬固體的硬度要比傳統(tǒng)的粗晶材料硬3 5倍當(dāng)納米相Fe晶粒尺寸由100nm減少到6nm時(shí) 納米的Fe硬度增加了4 5倍 在軍事上作為高強(qiáng)度抗穿甲防護(hù)材料民用作為抗摩擦材料等 5 電學(xué)性質(zhì) 由于晶界上原子體積分?jǐn)?shù)的增大 納米材料的電阻高于同類粗晶材料由于電導(dǎo)率隨粒徑減小急劇下降 因此原來(lái)的金屬良導(dǎo)體會(huì)完全轉(zhuǎn)變成為絕緣體 這種現(xiàn)象稱之為尺寸誘導(dǎo)的金屬一絕緣體轉(zhuǎn)變 另外 納米材料的GMR現(xiàn)象 磁場(chǎng)中材料電阻減小 非常明顯 磁場(chǎng)中組晶材料的電阻僅下降1 一2 而納米材料電阻下降可達(dá)50 一80 為巨磁阻效應(yīng) 可以做成超高密度存儲(chǔ)盤 電導(dǎo) 電導(dǎo)是常規(guī)金屬和合金材料一個(gè)重要的性質(zhì) 納米材料的出現(xiàn) 人們對(duì)電導(dǎo) 電阻 的研究又進(jìn)入了一個(gè)新的層次 由于納米構(gòu)中龐大體積百分?jǐn)?shù)的界面使平移周期在一定范圍內(nèi)遭到嚴(yán)重的破壞 顆粒尺寸愈小 電子平均自由程愈短 這種材料偏移理想周期場(chǎng)就愈嚴(yán)重 這就帶來(lái)了一系列的問(wèn)題 i 納米金屬和合金與常規(guī)材料金屬與合金電導(dǎo) 電阻 行為是否相同 ii 納米材料電導(dǎo) 電阻 與溫度的關(guān)系有什么差別 iii 電子在納米結(jié)構(gòu)體系中的運(yùn)動(dòng)和散射有什么新的特點(diǎn) 納米金屬與合金的電阻 Gleiter等對(duì)納米金屬Cu Pd Fe塊體的電阻與溫度關(guān)系 電阻溫度系數(shù)與顆粒尺寸的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的研究表明 隨顆粒尺寸減小 電阻溫度系數(shù)下降 與常規(guī)粗晶基本相似 其差別在于納米材料的電阻高于常規(guī)材料 電阻溫度系數(shù)強(qiáng)烈依賴于晶粒尺寸 當(dāng)顆粒小于某一臨界尺寸 電子平均自由程 時(shí) 電阻溫度系數(shù)可能由正變負(fù) 例如 納米銀細(xì)粒徑和構(gòu)成粒子的晶粒直徑分別減小至等于或小于18nm和11nm時(shí) 室溫以下的電阻隨溫度上升呈線性下降 即電阻溫度系數(shù)a由正變負(fù) 介電特性 介電特性是材料的基本物性 電介質(zhì)材料中介電常數(shù)和介電耗損是最重要的物理特性 常規(guī)材料的極化都與結(jié)構(gòu)的有序相聯(lián)系 而納米材料在結(jié)構(gòu)上與常規(guī)粗晶材料存在很大的差別 它的介電行為 介電常數(shù) 介電損耗 有自己的特點(diǎn) 主要表現(xiàn)在介電常數(shù)和介電損耗與顆粒尺寸有很強(qiáng)的依賴關(guān)系 電場(chǎng)頻率對(duì)介電行為有極強(qiáng)的影響 目前 對(duì)于不同粒徑的納米非晶氨化硅 納米a A12O3 納米TiO2銳鈦礦 金紅石和納米Si塊材的介電行為的研究已獲得了一些結(jié)果 歸納起來(lái)有以下幾點(diǎn) 1 納米材料的介電常數(shù)e或相對(duì)介電常數(shù)er隨測(cè)量頻率減小呈明顯的上升趨勢(shì) 2 在低頻范圍 介電常數(shù)明顯地隨納米材料的顆粒粒徑變化 即粒徑很小時(shí) 介電常數(shù)e或er較低 隨粒徑增大 e或er先增加然后下降 3 納米a A12O3塊體的介電損耗頻率譜上出現(xiàn)一個(gè)損耗峰 損耗峰的峰位隨粒徑增大移向高頻 7nm 27nm 84nm 258nm 壓電效應(yīng) 某些晶體受到機(jī)械作用 應(yīng)力或應(yīng)變 在其兩端出現(xiàn)符號(hào)相反束縛電荷的現(xiàn)象稱壓電效應(yīng) 具有壓電效應(yīng)的物體稱為壓電體 早在1894年 Voigt就指出 在32種點(diǎn)群的晶體中 僅有20種非中心對(duì)稱點(diǎn)群的晶體才可能具有壓電效應(yīng) 但至今壓電性的微觀理論研究方面還存在許多問(wèn)題 無(wú)法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致 但壓電效應(yīng)實(shí)質(zhì)上是由晶體介質(zhì)極化引起 我國(guó)科技工作在LICVD納米非晶氨化硅塊體上觀察到強(qiáng)的壓電效應(yīng) 并指出制備塊狀試樣條件對(duì)壓電常數(shù)的影響相大 壓強(qiáng)為 60MPa的納米非晶氮化硅試樣具有最高的壓電常數(shù) 庫(kù)侖堵塞 庫(kù)侖堵塞效應(yīng)是20世紀(jì)80年代介觀領(lǐng)域所發(fā)現(xiàn)的極其重要的物理現(xiàn)象之一 當(dāng)體系的尺度進(jìn)入到納米級(jí) 體系是電荷 量子化 的 即充電和放電過(guò)程是不連續(xù)的 充入一個(gè)電子所需的能量Ec為e2 2C 體系越小 C越小 能量越大 這個(gè)能量稱為庫(kù)侖堵塞能 換句話說(shuō) 庫(kù)侖堵塞能是前一個(gè)電子對(duì)后一個(gè)電子的庫(kù)侖排斥能 這就導(dǎo)致了對(duì)一個(gè)小體系的充放電過(guò)程 電子不能集體傳輸 而是一個(gè)一個(gè)單電子的傳輸 通常把小體系這種單電子輸運(yùn)行為稱庫(kù)侖堵塞效應(yīng) 當(dāng)電極電壓低于閾值時(shí) 電子傳輸過(guò)程不能發(fā)生 當(dāng)電壓大于該值時(shí) 充電過(guò)程可以發(fā)生 庫(kù)侖阻塞的震蕩特征 可應(yīng)用于開關(guān)電路 如果兩個(gè)量子點(diǎn)通過(guò)一個(gè) 結(jié) 連接起來(lái) 一個(gè)量子點(diǎn)上的單個(gè)電子穿過(guò)能壘到到另一個(gè)量子點(diǎn)上的行為稱作量子隧穿 為了使單電子從一個(gè)量子點(diǎn)隧穿到另一個(gè)量子點(diǎn) 在一個(gè)量子點(diǎn)上所加的電壓必須克服Ec 即V e C 通常 庫(kù)侖堵塞和量子隧穿都是在極低溫度情況下觀察到的 觀察到的條件是 e2 2C kBT 有人已作了估計(jì) 如果量子點(diǎn)的尺寸為1nm左右 我們可以在室溫下觀察到上述效應(yīng) 當(dāng)量子點(diǎn)尺寸在十幾納米范圍 觀察上述效應(yīng)必須在液氮溫度下 原因很容易理解 體系的尺寸越小 電容C越小 e2 2C就越大 這就允許我們?cè)谳^高溫度下進(jìn)行觀察 利用庫(kù)侖堵塞和量子隧穿效應(yīng)可以設(shè)計(jì)下一代的納米結(jié)構(gòu)器件 如單電子晶體管和量子開關(guān)等 納米碳管晶體管只需一個(gè)電子就可實(shí)現(xiàn)開關(guān)狀態(tài) 2001年7月6日出版的美國(guó) 科學(xué) 周刊報(bào)道 荷蘭研究人員制造出的這種晶體管是首個(gè)能在室溫下有效工作的單電子納米碳管晶體管 他們使用一個(gè)單獨(dú)的納米碳管為原材料 利用原子作用力顯微鏡的尖端在碳管里制造帶扣狀的銳利彎曲 這些帶扣的作用如同屏障 它只允許單獨(dú)的電子在一定電壓下通過(guò) 用此方法制造的納米碳管單電子晶體管只有1納米寬 20納米長(zhǎng) 整體不足人的頭發(fā)絲直徑的500分之一 對(duì)于致力于開發(fā)出更小的電腦芯片的研究員來(lái)說(shuō) 單電子晶體管概念越來(lái)越有吸引力 因?yàn)檫@種特殊的單電子晶體管只需要一個(gè)電子來(lái)實(shí)現(xiàn) 開 和 關(guān) 狀態(tài) 即計(jì)算機(jī)中的 0 和 1 相比之下 普通微電子學(xué)中的晶體管使用數(shù)百萬(wàn)個(gè)電子來(lái)實(shí)現(xiàn)開 關(guān)狀態(tài) 正因以上優(yōu)點(diǎn) 單電子晶體管將成為未來(lái)分子計(jì)算機(jī)的理想材料 納米粒子有很薄的均勻表面層 表面的電子狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化 有特殊的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu) 能有效地與其他分子接觸 有利于吸附和表面化學(xué)反應(yīng) 許多金屬納米材料室溫下在空氣中就會(huì)被強(qiáng)烈氧化而燃燒 暴露在大氣中的無(wú)機(jī)納米材料會(huì)吸附氣體 形成吸附層 因此可以利用納米材料的氣體吸附性制成氣敏元件 以便對(duì)不同氣體進(jìn)行檢測(cè) 采用納米粉末作催化劑 具有粒徑小 密度小 比表面積大 反應(yīng)活性高 選擇性強(qiáng)等許多優(yōu)點(diǎn) 對(duì)各種類型的化學(xué)反應(yīng) 尤其對(duì)催化氧化 還原和裂解反應(yīng)都具有很高的活性和選擇性 對(duì)光解水制氫和一些有機(jī)合成反應(yīng)也有明顯的光催化活性 人們把它稱為第四代催化劑 6 化學(xué)和催化性質(zhì) 納米粒子 載體催化劑用途更廣 尤其是復(fù)合型納米粒子 載體催化劑比單一型納米粒子 載體催化劑有更高的催化活性和反應(yīng)選擇性 屬于多功能型催化劑 是發(fā)展方向 納米材料作為光催化劑時(shí)因其粒徑小 原子到達(dá)表面的數(shù)量多 所以光催化效率也很高 納米TiO2與普通TiO2催化H2S脫硫的催化活性 半導(dǎo)體的光催化效應(yīng)發(fā)現(xiàn)以來(lái) 一直引起人們的重視 原因在于這種效應(yīng)在環(huán)保 水質(zhì)處理 有機(jī)物降解 失效農(nóng)藥降解等方面有重要的應(yīng)用 所謂半導(dǎo)體的光催化效應(yīng)是指 在光的照射下 價(jià)帶電子躍遷到導(dǎo)帶 價(jià)帶的孔穴把周圍環(huán)境中的羥基電子奪過(guò)來(lái) 短基變成自由基 作為強(qiáng)氧化劑將物質(zhì)氧化 變化如下 酯 醇 醛 酸 CO2 完成了對(duì)有機(jī)物的降解 常用的光催化半導(dǎo)體納米粒子有TiO2 銳鐵礦相 Fe2O3 CdS ZnS PbS PbSe ZnFe2O4等 主要用處 將這類材料做成空心小球 浮在含有有機(jī)物的廢水表面上 利太陽(yáng)光可進(jìn)行有機(jī)物的降解 美國(guó) 日本利用這種方法對(duì)海上石油泄露造成的污染進(jìn)行處理 采用這種方法還可以將粉體添加到陶瓷釉料中 使其具有保潔殺菌的功能 也可以添加到人造纖維中制成殺菌纖維 銳鈦礦白色納米TiO2粒子表面用Cu Ag 離