納米材料概述-制備方法-課件

納米材料

1ppt課件什么是納米材料

顆粒尺寸為納米量級的材料即為納米材料顆粒狀的叫納米顆粒如果是由納米顆粒凝聚而成的塊體、薄膜多層膜和纖維，則叫納米結構材料（nano-structuredmaterials)2ppt課件納米材料的自然歷史宇宙大爆炸以后的冷卻時期，當時原始凝聚物質形成早期星體中的納米結構自然界又演變出許多構成地球生物的納米結構------貝殼和動物骨骼原始人類發(fā)現(xiàn)火的時候，他們創(chuàng)造了“人工納米材料”------煙粒3ppt課件A,B:無脊椎動物；C:哺乳動物：鼠牙；D:植物；E，F(xiàn):細菌4ppt課件納米材料科學史RichardFeynman(lateraNobellaureate)(1959):“Icanhardlydoubtthatwhenwehavesomecontrolofthearrangementofthingsonasmallscale,wewillgetanenormouslygreaterrangeofpossiblepropertiesthatsubstancescanhave.”5ppt課件多樣的結構與形貌LargeArraysofWell-AlignedCarbonNanotubesSamplesofcoilednanotubes6ppt課件self-orientednanotubesSEMimagesoffullerenepipes7ppt課件納米材料的奇特物理性能力學性能-改善材料的強度、塑性與韌性8ppt課件StrengthandBreakingMechanismofMultiwalledCarbonNanotubesUnderTensileLoad9ppt課件熱學性能

熔點降低開始燒結溫度降低晶化溫度降低10ppt課件光學性能寬頻帶強吸收藍移現(xiàn)象納米微粒發(fā)光丁達爾現(xiàn)象拉曼散射變化11ppt課件Diameter-SelectiveRamanScatteringfromVibrationalModesinCarbonNanotubes12ppt課件電學性能

電阻變化介電效應變化壓電效應變化13ppt課件磁學性能超順磁性矯頑力升高居里溫度降低磁化率14ppt課件催化性能改進

比表面積很大，增強了催化劑吸附反應物的能力。吸收光譜吸收帶邊藍移和半導體催化劑光催化活性提高。粒徑通常小于空間電荷層的厚度，使電子從內部擴散到表面的時間減少，提高了光致電荷分離的效率。

15ppt課件納米材料理論基礎-認識突破納米材料的結構模型電子能級的不連續(xù)性-kubo理論量子尺寸效應小尺寸效應表面效應宏觀量子隧道效應16ppt課件納米材料的結構模型納米固體可分為兩種組元晶粒組元界面組元界面的結構模型Gleiter：類氣態(tài)模型Siegel：有序模型多樣結構–有序、短程有序、無序結構17ppt課件電子能級的不連續(xù)性-kubo理論

18ppt課件量子尺寸效應

19ppt課件小尺寸效應

當超細微粒的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導態(tài)的相干長度或透射深度等物理特征尺寸相當或更小時，晶體周期性的邊界條件被破壞，導致聲、光、電磁、熱力學等特性呈現(xiàn)小尺寸效應20ppt課件表面效應

表面原子特點：原子配位不滿，多懸空鍵高表面能，高表面活性引發(fā)性能：導致表面原子輸運構型變化-催化電子自旋構象能譜變化-光學性能21ppt課件宏觀量子隧道效應隧道效應：微觀粒子具有貫穿勢壘的能力宏觀量子隧道效應：一些宏觀量（如微顆粒的磁化強度，量子相干器件中的磁通量）具有的隧道效應意義:它確立了現(xiàn)存微電子器件進一步微型化的極限22ppt課件納米材料的檢測手段-技術基礎晶體結構分析XRD(X-raydiffraction)X射線衍射儀謝樂公式：B=0.89λ/Dcosθ

23ppt課件微結構與形貌分析TEM(transmissionelectromicroscopy)透射電鏡HRTEM(highresolutiontransmissionelectromicroscopy)AFM(atomicforcemicroscopy)原子力顯微鏡STM(scanningtunnellingmicroscopy)掃描隧道顯微鏡24ppt課件Landscapewithclouds.Inthiscrosssectionofasemiconductorlaser,whitepatchesofoxidationareformingnearajunctionbetweengalliumarsenideatoms(upperright)andaluminumgalliumarsenide.Atomicrankandfile.Thecontoursofagoldsurface.25ppt課件表面成分分析AES俄歇電子能譜分析IMF離子探針FIM場離子顯微鏡和原子探針XPS X射線電子能譜26ppt課件納米材料與化學的關系納米材料為化學研究開辟了一個新的層次化學為納米材料創(chuàng)造了豐富的研究對象27ppt課件分子以上層次的化學化學傳統(tǒng)的研究層次:一向限定在分子與原子之間的層次。表面化學和膠體化學早就提示分子以上還有一個新世界,化學沒有理會。納米材料給化學的啟示:決定功能的不僅是構成系統(tǒng)的基本分子的理化性質，還要看分子怎樣組裝成為分子聚集體的。發(fā)展分子以上層次化學已成為一個趨勢。28ppt課件化學為納米材料創(chuàng)造了豐富的研究對象

化學的特長研究自然,了解它創(chuàng)造新物質,完成新變化化學對納米材料的意義-提供了豐富的制備方法固相法氣相法液相法29ppt課件固相法高能球磨法--以機械粉碎與研磨為主體來實現(xiàn)粉末微細化優(yōu)點：工藝簡單，產(chǎn)量高，可獲得常規(guī)方法難以獲得的高熔點金屬或合金納米材料缺點：晶粒尺寸不均勻，易引入雜質非晶晶化法適用某些成核激活能小晶粒長大激活能大的非晶合金30ppt課件氣體冷凝法

特點：可通過調節(jié)惰性氣體壓力、溫度、蒸發(fā)物質的分壓即蒸發(fā)溫度或速率來控制納米微粒粒徑的大小31ppt課件濺射法優(yōu)點：制備高熔點金屬制備多組元化合物32ppt課件流動液面上真空蒸度產(chǎn)物優(yōu)點：多種金屬的超微粒粒徑均勻，分布窄尺寸可控33ppt課件通電加熱蒸發(fā)法

可制得多種碳化物超微粒子34ppt課件混合等離子體分類：等離子蒸發(fā)法反應性等離子蒸發(fā)法等離子CVD法優(yōu)點：不采用電極無電極雜質摻入35ppt課件激光誘導化學氣相沉積產(chǎn)品優(yōu)點：清潔表面粒子大小可精確控制無粘結36ppt課件Nanotubegrowthandself-orientationonporoussiliconsubstrate.37ppt課件沉淀法分類：共沉淀法均相沉淀法醇鹽水解法優(yōu)點：設備簡單易行工藝過程易控制38ppt課件噴霧法

通過各種物理手段進行霧化獲得超微粒子的方法分為：噴霧干燥法霧化水解法霧化焙燒法特點：粒度分布比較均勻缺點：顆粒尺寸為亞微米到10微米39ppt課件溶劑熱

溶劑熱是在高溫高壓下在水（水溶液或其他溶劑）或蒸汽等流體中進行有關化學反應的方法。優(yōu)點：可獲得通常條件下難以獲得的幾納米至幾十納米的粉末。粒度分布窄，團聚程度低，純度高，晶格發(fā)育完整，有良好的燒結活性。在制備過程中污染小，能量消耗少。溶劑熱中選擇合適的原料配比尤為重要，對原料的純度要求高。40ppt課件微乳液法微乳液是指兩種互不相溶的液體組成的宏觀上均一而微觀上不均勻的混合物由分別包有兩種反應物的微乳液混合使微液滴發(fā)生碰撞發(fā)生反應一種反應物微乳液與另一種反應物相互作用生成沉淀沉淀顆粒非常微小，而且均勻。41ppt課件溶膠--凝膠法基本原理：溶膠的制備；溶膠-凝膠轉化；凝膠干燥。產(chǎn)品特點：化學均勻性好高純度，顆粒細42ppt課件超分子自組裝-1膠態(tài)晶體法:是利用膠體溶液的自組裝特性將納米團簇組裝成超晶格，可得到二維或三維有序的超晶格。Schematicoftheassemblymethod43ppt課件scanningelectronmicrographofatypicalareaonthesurfaceoftheassembliesOpticalmicrographsofstructuredsphericalassemblies44ppt課件Examplesofshapecontrolduringassembly.

Examplesofanisotropicparticles.45ppt課件超分子自組裝-2

模板法利用納米團簇與組裝模板間的識別作用來帶動團簇的組裝固態(tài)高分子膜模板單分子膜模板簡單有機分子模板生物分子模板混合模板法46ppt課件47ppt課件混合模板法48ppt課件TransmissionelectronmicrographsofthreemolecularlymanipulatedmicrostructuresofII-VIsemiconductors49ppt課件Supramolecular

Materials:Self-OrganizedNanostructures50ppt課件納米材料與化學攜手創(chuàng)造的奇跡信息技術生物芯片能源環(huán)境碳納米管51ppt課件信息磁記錄材料特異性能：尺寸小單磁疇矯頑力很高優(yōu)點：提高信噪比改善圖像質量52ppt課件微電子-由從上到下到從下到上從上到下

從下到上“Dippen”-Nanolithography53ppt課件普通的光刻芯片-um級54ppt課件

NanoscalemolecularletterswrittenonanAu(111)surfacewithMHAmoleculesbyDPN

SAMsintheshapesofpolygonsdrawnbyDPNwithMHAonanamorphousAusurface.AnODTSAMhasbeenoverwrittenaroundthepolygons.55ppt課件生物芯片

(A)SchematicofaZnS-cappedCdSeQDthatiscovalentlycoupledtoaproteinbymercaptoaceticacid.(B)TEMofQD-transferrin(aniron-transportprotein)conjugates.Scalebar,100

nm.56ppt課件(A)Size-andmaterial-dependentemissionspectraofseveralsurfactant-coatedsemiconductornanocrystalsinavarietyofsizes.

(B)Atrue-colorimageofaseriesofsilica-coatedcore(CdSe)-shell(ZnSorCdS)nanocrystalprobesinaqueousbuffer,allilluminatedsimultaneouslywithahandheldultravioletlamp.57ppt課件58ppt課件能源

光化學電池

光解水制氫納米材料儲氫TheamountofH2inweight%

forSWNTsamples,andthepressurechangeversustheadsorptiontime.59ppt課件環(huán)境納米材料的光催化原理60ppt課件61ppt課件碳納米管

TemplatetoSynthesizenanoparticlesandnanotubesandgalliumnitridenanorods62ppt課件CableCapillary63ppt課件Sensors64ppt課件QuantumResistors65ppt課件NanotubeNanotweezers66ppt課件MusclesandActuators67ppt課件國際動態(tài)

如果將納米技術比作奧運