納米材料的性能、制備、表征及應(yīng)用方面的進展(材料0707李龍飛)

1、納米材料的性能、應(yīng)用、制備方法及表征方法中南大學(xué)材料院材料0707班李龍飛【摘要】本文結(jié)合國內(nèi)外近年來的研究工作，簡要介紹納米材料的一些基本的性能，重點介紹納米材料的制備方法，以及在現(xiàn)實過程中的一些制備技術(shù)，再深入的介紹納米材料的表征和應(yīng)用方面?！娟P(guān)鍵詞】納米材料性能應(yīng)用制備方法表征方法1、前言1992年國際納米材料會議對納米材料定義如下：一相任一維的尺寸達到100nm 以下的材料為納米材料1。因此，納米材料是由尺度在1100nm的微小顆粒組成的體系，由于獨特的微結(jié)構(gòu)和奇異性能，納米材料引起了科學(xué)界的極大關(guān)注，成為世界范圍內(nèi)的研究熱點，其領(lǐng)域涉及物理、化學(xué)、生物、微電子等諸多學(xué)科。近十幾年來，

2、隨著高尖端技術(shù)的快速發(fā)展，關(guān)于高性能新型納米材料的開發(fā)促使人們對固體微粒的制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用前景進行了廣泛深入的研究隨著物質(zhì)的超微化，納米材料表面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了宏觀物體所不具有的四大效應(yīng)小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、表面效應(yīng)和界面效應(yīng)，使得其具有傳統(tǒng)材料所不具備的一系列優(yōu)異的力、磁、電、光學(xué)和化學(xué)等宏觀特性，從而使其作為一種新型材料在宇航、電子、冶金、化工、生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，因而使得納米材料的研究成為當(dāng)今世界材料科學(xué)、凝聚態(tài)物理、化學(xué)等領(lǐng)域中的一個熱門課題2-5。經(jīng)過最近十多年的研究與探索，現(xiàn)已在納米材料的制備方法、結(jié)構(gòu)表征、物理和化學(xué)性能、實際應(yīng)用等方面取得

3、顯著進展。納米材料的研究范圍不斷拓寬，研究成果更是日新月異，本文僅對納米材料的性能，制備、表征和應(yīng)用方面的進展作簡要介紹。2、納米材料的性能納米材料指的是顆粒尺寸為1100nm 的粒子組成的新型材料。由于它的尺寸小、比表面大及量子尺寸效應(yīng)，它具有常規(guī)粗晶材料不具備的特殊性能。2.1 小尺寸效應(yīng)：當(dāng)超細微粒的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導(dǎo)態(tài)的相干長度或透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時，晶體周期性的邊界條件將被破壞；非晶態(tài)納米微粒的顆粒表面層附近原子密度減小，導(dǎo)致聲、光、電磁、熱力學(xué)等待性呈現(xiàn)新的小尺寸效應(yīng)。例如:光吸收顯著增加并產(chǎn)生吸收峰的等離子共振頻移；磁有序態(tài)向磁無序態(tài)的轉(zhuǎn)變；超導(dǎo)相

4、向正常相的轉(zhuǎn)變；聲子譜發(fā)生改變等6。22 表面效應(yīng)：納米微粒尺寸小,表面能高,位于表面原子占相當(dāng)大的比例。隨著粒徑減小，表面原子數(shù)迅速增加。這是由于粒徑小,表面積急劇變大所致。由于表面原子數(shù)增多,原子配位不足及高的表面能，使這些表面原子具有高的活性，極不穩(wěn)定，很容易與其它原子結(jié)合。例如：金屬的納米粒子在空氣中會燃燒，無機的納米?？兆颖┞对诳諝庵袝讲⑴c氣體進行反應(yīng)7。2.3 量子尺寸效應(yīng)：當(dāng)粒子尺寸下降到某一值時，金屬費米能級附近的電子能級由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級的現(xiàn)象以及納米半導(dǎo)體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)分子軌道和最低軌道能級而使能隙變寬現(xiàn)象均稱為量子尺寸效應(yīng)。量子尺寸效應(yīng)直接解釋了納米粒子

5、特別的熱能、磁能、靜磁能、靜電能、光子能量以及超導(dǎo)態(tài)的凝聚能等一系列的與宏觀特性有著顯著不同的特性8。2.4 宏觀量子隧道效應(yīng)：微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應(yīng)。近年來,人們發(fā)現(xiàn)了一些宏觀量，例如微顆粒的磁化強度，量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效應(yīng),稱為宏觀的量子隧道效應(yīng)。宏觀量子隧道效應(yīng)的研究對基礎(chǔ)研究及實用都有著重要意義。它限定了磁帶、磁盤進行信息貯存的時間極限9。量子尺寸效應(yīng)、隧道效應(yīng)將會是未來微電子器件的基礎(chǔ)，或者它確立了現(xiàn)存微電子器件進一步微化的極限。當(dāng)微電子器件進一步細微化時,必須要考慮上述的量子效應(yīng)10。2.5 納米材料奇特的物理性能：2.5.1 奇特的光學(xué)特性：一是寬

6、頻帶強吸收：納米粒子對光的反射率很低，吸收率很強導(dǎo)致粒子變黑。二是藍移現(xiàn)象：納米微粒的吸收帶普遍向短波方向移動。三是納米微粒出現(xiàn)了常規(guī)材料不出現(xiàn)的新的發(fā)光現(xiàn)象11。2.5.2 擴散及燒結(jié)性能：由于在納米結(jié)構(gòu)材料中有大的界面，這些界面為原子提供了短程擴散途徑。因此，與單晶材料相比，納米結(jié)構(gòu)具有較高的擴散率。較高的擴散率對蠕變、超塑性等力學(xué)性能有顯著影響，同時可以在較低的溫度對材料進行有效的摻雜，可以在較低溫度使不混溶金屬形成新的合金相。增強的擴散能力產(chǎn)生的另一個結(jié)果是可以使納米材料的燒結(jié)溫度大大降低12。納米微粒物性的一個最大特點是與顆粒尺寸有很強的依賴關(guān)系。由于納米微粒的小尺寸使其具有了一系列

7、的奇特的物理性質(zhì)，從而給納米材料的應(yīng)用打開了一個廣闊的天地13。3納米材料的制備3.1納米材料制備方法的現(xiàn)狀自從Gleiter等（1981）首次應(yīng)用惰性氣體凝聚（IGC）結(jié)合原位冷壓成型法在實驗室制備出納米晶體樣品以來，又新提出和發(fā)展了機械研磨法，非晶態(tài)晶化法，電沉積法等許多種制備方法。納米材料的制備及合成方法一直是納米材料研究領(lǐng)域的一個很重要的課題。因為制備工藝和過程的研究與控制對超微粒的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能具有重要的影響，所以納米超微粒的制備技術(shù)成為關(guān)鍵制備納米超微粒的途徑大致有兩種：一是粉碎法,即通過機械作用將粗顆粒物質(zhì)逐步粉碎而得；另一種是造粉法，即利用原子、離子或分子通過成核和長大兩個

8、階段合成而得。以物料狀態(tài)來分則可歸納為三類：氣相法包括物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、微波等離子體、濺射法等； 液相法包括化學(xué)沉積、溶膠一凝膠過程、凝膠一燃燒法、溶液的熱分解和沉淀、快速凝固、電沉積法等；固相法包括非晶態(tài)晶化、高能機械球磨、嚴(yán)重塑性變形、等槽角壓、高能粒子輻照和火花蝕刻等。其中，以惰性氣體冷凝法最具有代表性14。3.2 新型納米材料制備方法實例3.2.1氧化鋅二氧化錫復(fù)合材料制備制備氧化鋅二氧化錫復(fù)合材料一般采用共沉淀法，該法需要高溫煅燒處理才能得到結(jié)晶性好的復(fù)合材料，而在較高溫度下會形成錫酸鋅。2007年中科院上海硅酸鹽研究所朱英杰課題組開發(fā)出制備氧化鋅二氧化錫復(fù)合氧化物納米材料

9、的簡單方法。該法采用氧化鋅納米棒、四氯化錫和氫氧化鈉水溶液作為反應(yīng)體系，可在較低的溫度下實現(xiàn)二種氧化物的復(fù)合及形貌控制?？蒲腥藛T通過控制實驗條件，成功制備出氧化鋅二氧化錫復(fù)合氧化物納米結(jié)構(gòu)空心球和由納米片組裝的多級納米結(jié)構(gòu)，并對復(fù)合氧化物納米材料的形成機理進行了探索。實驗表明，經(jīng)新型制備方法制備的氧化鋅二氧化錫復(fù)合氧化物納米結(jié)構(gòu)空心球和由納米片組裝的多級結(jié)構(gòu)可顯著提高有機偶氮染料的降解效率，與單相的氧化鋅納米棒和二氧化錫相比，具有更高的活性。3.2.2新型ZnO一維納米材料的制備制備ZnO一維納米材料通常采用汽固(VS)、汽液固(VLS)等蒸發(fā)傳質(zhì)法：在水平放置的鋁管管式爐中加熱原材料(ZnO

10、粉體)使之氣化，通入運載氣體(Xr)流使ZnO隨運載氣體運載到低溫區(qū)，由于溫度的降低，ZnO在底襯(鋁板)上沉積并生長得到一維ZnO納米材料。但是取向生長ZnO納米線在場電子發(fā)射器、新型太陽能電池、紫外激光器等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。由于這些應(yīng)用與ZnO納米線生長的空間方向、晶面取向以及ZnO納米線在納米線陣列中的密度緊密相關(guān)，因此制備方向、取向、密度可控的ZnO納米線是當(dāng)今一個熱點研究課題。所以為了制備新型ZnO一維納米材料采用金屬納米粉體或納米簇為催化劑，配合傳統(tǒng)汽一液一固(VLS)法在襯底上則可生長出ZnO納米線，這是典型的合成位置、取向、密度可控ZnO的新方法15。3.3 納米材料制備的發(fā)展趨勢

11、由于納米材料在各個學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用都十分廣泛，必然會不斷涌現(xiàn)出更新更好的制備方法，希望能在結(jié)構(gòu)、組成、排布、尺寸、取相等方面有更大的突破，制備出更適合各領(lǐng)域發(fā)展需要，具有更多預(yù)期功能的納米材料。本課題組的主要目的是找到一種滿意的氣敏材料，制作出選擇性、穩(wěn)定性非常好的氣體傳感器。因為尺寸的變化對材料的透氣率有很大的影響，如果能夠在制備納米材料時能更好按照研究人員的意愿控制微粒的尺寸，就可以大大的提高氣敏材料的選擇性及穩(wěn)定性，因此納米材料制備方法發(fā)展的一個重要方向就是提高粒度的控制能力16。4、納米復(fù)合材料的應(yīng)用進展納米復(fù)合材料是由Roy和Komameni等于1984年首次提出，由于平均粒徑小(處于

12、宏觀與微觀的過渡區(qū))、表面原子多、比表面積大，使得納米復(fù)合材料較常規(guī)復(fù)合材料具有更優(yōu)異的物理與力學(xué)性能，在電、磁、光、聲、熱力學(xué)、催化和生物等方面呈現(xiàn)出其特有的性能，被稱為是“21世紀(jì)最有前途的材料”之一?？茖W(xué)家們希望利用納米材料已經(jīng)挖掘出來的奇特物理、化學(xué)和力學(xué)性能，設(shè)計制備高性能的納米復(fù)合材料，基體材料包括聚合物、陶瓷和金屬等。納米材料作為一種新型的材料，已經(jīng)展示了良好的應(yīng)用前景，目前其應(yīng)用已涉及到物理、化學(xué)、化工、材料等眾多領(lǐng)域。4.1納米復(fù)合材料的應(yīng)用實例4.1.1 高硬度、耐磨WC- Co 納米復(fù)合材料納米結(jié)構(gòu)的WC-Co 已經(jīng)用作保護涂層和切削工具。這是因為納米結(jié)構(gòu)的WC-Co 在

13、硬度、耐磨性和韌性等方面明顯優(yōu)于普通的粗晶材料。其中，力學(xué)性能提高約一個量級，還可能進一步提高。高能球磨或者化學(xué)合成WC-Co納米合金已經(jīng)工業(yè)化?；瘜W(xué)合成包括三個主要步驟：起始溶液的制備與混和；噴霧干燥形成化學(xué)性均勻的原粉末；再經(jīng)流床熱化學(xué)轉(zhuǎn)化成為納米晶WC-Co粉末。噴霧干燥和流床轉(zhuǎn)化已經(jīng)用來批量生產(chǎn)金屬碳化物粉末。WC-Co 粉末可在真空或氫氣氛下液相燒結(jié)成塊體材料。VC或Cr3C2 等碳化物相的摻雜，可以抑制燒結(jié)過程中的晶粒長大。4.1.2 納米結(jié)構(gòu)軟磁材料Finemet 族合金已經(jīng)由日本的Hitachi Special Metals，德國的Vacuumschmelze GmbH和法國的

14、Imply 等公司推向市場，已制造銷售許多用途特殊的小型鐵芯產(chǎn)品。日本的AlpsElectric Co一直在開發(fā)Nanoperm族合金，該公司與用戶合作，不斷擴展納米晶Fe-Zr-B 合金的應(yīng)用領(lǐng)域。4.1.3 電沉積納米晶體Ni電沉積薄膜具有典型的柱狀晶結(jié)構(gòu)，但可以用脈沖電流將其破碎。精心地控制溫度、pH值和鍍池的成份，電沉積的Ni 晶粒尺寸可達10nm。但它在350K 時就發(fā)生反常的晶粒長大，添加溶質(zhì)并使其偏析在晶界上，以使之產(chǎn)生溶質(zhì)拖拽和Zener 粒子打軋效應(yīng)，可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。4.1.4 Al基納米復(fù)合材料Al基納米復(fù)合材料以其超高強度（可達到1.6GPa）為人們所關(guān)注。其結(jié)構(gòu)特點是

15、在非晶基體上彌散分布著納米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土（如Y、Ce）和過渡族金屬（如Fe、Ni）。通常必須用快速凝固技術(shù)（直接淬火或由初始非晶態(tài)通火）獲得納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。但這只能得到條帶或霧化粉末。納米復(fù)合材料的力學(xué)行為與晶化后的非晶合金相類似，即室溫下超常的高屈服應(yīng)力和加工軟化（導(dǎo)致拉神狀態(tài)下的塑性不穩(wěn)定性）。這類納米材料（或非晶）可以固結(jié)成塊材。4.1.5、細菌纖維素納米復(fù)合材料17細菌纖維素是一種新型微生物合成材料，與植物纖維素相比，無木質(zhì)素和半纖維素等伴生產(chǎn)物，同時具有高結(jié)晶度和高聚合度、超精細的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、極高的抗張強度和優(yōu)異的生物相容性，在食品、醫(yī)藥、紡織、化工等方面有著巨大的

16、應(yīng)用潛力。利用細菌纖維素的納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和超強彈性模量等特點可以用于增強聚合物基體，制備無機納米粒子的模板、分散載體以及用于制備透明增強復(fù)合材料。細菌纖維素有許多獨特的性質(zhì)：具有高化學(xué)純度和高結(jié)晶度，沒有木質(zhì)素、果膠和半纖維素等伴生產(chǎn)物；具有很強的持水能力，未經(jīng)干燥的細菌纖維素持水能力達1000以上，冷凍干燥后持水能力仍達600；具有較高的生物相容性和生物可降解性；纖維直徑在0.010.1um之間，彈性模量為一般植物纖維的數(shù)倍至十倍以上，并且抗拉強度高；細菌纖維素生物合成時具有可調(diào)控性。由于細菌纖維素具有以上優(yōu)異的特性，故其在造紙、食品工業(yè)、醫(yī)藥、生物醫(yī)學(xué)工程中具有廣泛的應(yīng)用前景。目前已經(jīng)商品化

17、的產(chǎn)品主要有用作外科和齒科材料的細菌纖維素產(chǎn)品Biofill、Gengiflex和BASYC。對于二級和三級燒傷、潰瘍等，Biofill已被成功用作人造皮膚的臨時替代品18，Geniflex已用于齒根膜組織的恢復(fù)19；基于細菌纖維素的原位可塑性設(shè)計出的BASYC可望在顯微外科中用作小尺寸人造血管20。4.2納米材料應(yīng)用展望科學(xué)家預(yù)測，未來幾年內(nèi)，汽車、因特網(wǎng)、通訊和納米醫(yī)藥將隨著納米技術(shù)的發(fā)展而發(fā)生重大變化。隨心所欲地摁一下電鈕，就可以改變服裝和汽車的顏色；靠陽光充電的電瓶；直接進入癌癥患者腫瘤細胞的藥物輸送技術(shù)；體積更小、運算速度更快的單電子計算機等，也許用不了多久就會成為現(xiàn)實。納米技術(shù)在不

18、久的將來將深刻影響與人類生活、經(jīng)濟相關(guān)的重要領(lǐng)域。4.3納米材料應(yīng)用進展實例4.3.1從太陽中吸取能量油價的提升和全球變暖的恐懼重新點燃了可替代能源的尋找工作。Konarka of Lowell 推出“roll- toroll”太陽能電池技術(shù), 就是以含納米粒子的薄膜制造。該電池與傳統(tǒng)電池效能不同, 它們是用更便宜的工藝制作的。低價且靈活的電池, 使太陽能可在更多場合使用, 包括建筑窗戶和帳篷、手提包的纖維等。另外, 還有利用納米線獲取太陽能的報道, 這將比廉價電池的效率更高。4.3.2鋰經(jīng)濟輕質(zhì)鋰電池不適宜聚集在一起用于高能場合, 例如無電線鉆井和混合汽車?，F(xiàn)在, 由于計算機模型可確定有希望

19、的新型電池材料, 所以我們看到了鋰離子電池堆用于無電工具, 在未來, 其將帶來更多應(yīng)用, 并朝著更輕、更強有力的混合汽車前進。此外, 鋰電池由于不存在氫的供給問題, 在未來的汽車工業(yè)中將與燃料電池有著激烈競爭。4.3.3自組裝設(shè)備納米技術(shù)的夢想是“一罐”合成: 組合原始材料、混合、加熱, 以及納米部件的工作設(shè)備。由于今天的半導(dǎo)體工業(yè)中的高溫反應(yīng), 這樣的合成不需要更多的能源, 還能減少有害溶劑使用, 并且價格比較低廉。麻省理工學(xué)院的Angela Belcher直接進化病毒并發(fā)酵, 使自組裝成為可能。在2005 年12 月/ 2006年1 月的技術(shù)評論雜志上, 還有使用納米機械組裝單分子存儲設(shè)備

20、的報道。4.3.4納米醫(yī)藥2006 年在靈敏納米傳感器方面具有突破, 納米傳感器還能夠使疾病在治療的初期就被檢測出來。哈佛化學(xué)教授Char les Lieber 和Xiaowei Zhuang 描述了納米線能用于檢測單濾過性病毒粒子。這種檢測器在一次檢測中可立刻篩選出100 種不同病毒。納米傳感器還能發(fā)現(xiàn)早期癌癥,比現(xiàn)有的測試更精確。高靈敏度意味著只需要一小滴血樣本, 只相當(dāng)于糖尿病人戳指檢測葡萄糖水平的量。無論是快速確定其治療的需要還是放松病人的精神, 這種測試對于具有家族病史的人來說, 可以認(rèn)為是無價的新方法。而且這種測試本身非常便宜,并可以在藥店柜臺買到, 方便使用。納米級粒子可作為癌癥

21、檢測、成像、靶向和個性化處理的核心傳輸設(shè)備, 其還具有潛在的轉(zhuǎn)換癌治療, 可殺死癌細胞, 同時消除常規(guī)化學(xué)療法和放射療法的副作用。Michigan 大學(xué)的James Baker 教授已發(fā)明了一種傳輸系統(tǒng), 將于明年進行人體試驗。4.3.5通用存儲器當(dāng)自組裝能轉(zhuǎn)變計算機生產(chǎn)時,早期應(yīng)用是將新的納米粒子和現(xiàn)存制造工藝相結(jié)合的混合方法。這條工藝路徑是由Nantero（一家制造通用存儲器的公司）所開發(fā)的。這種型號的計算機存儲器不需要連續(xù)能源, 也能存儲信息, 類似于數(shù)碼相機的閃卡,同時存儲快速, 就像PC 里的存儲器。Nantero 技術(shù)將納米管結(jié)合進傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造工藝中, 實際產(chǎn)品于2006 年問世

22、。4.3.6納米和環(huán)境問題納米技術(shù)跨越了技術(shù)障礙, 但最終它的成功與否還取決于是否能被消費者接受。這就是說要使公眾確信納米材料是安全的。使納米科技如此吸引人的地方在于: 在納米級上出現(xiàn)的新性質(zhì)和巧妙改進這種性質(zhì)的能力,而帶來的結(jié)果是如果消除這種新物質(zhì)對環(huán)境、以及人體帶來的影響。今年, 對納米材料對環(huán)境和健康的作用已有了更廣泛的研究。許多納米科技支持者認(rèn)為, 來年研究者和工業(yè)界將需認(rèn)真考慮安全問題21。5、納米材料的表征方法 5.1廣角X射線衍射廣角X射線衍射(Wide-angle X-ray diffraction，WAXRD)技術(shù)作為材料的物相組成、晶體的結(jié)構(gòu)類型和晶體學(xué)數(shù)據(jù)的重要方法之一，

23、被廣泛地應(yīng)用在物質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析之中。其基本原理是：將一束電子在高壓下加速，使其轟擊金屬靶(如Cu靶)。高能電子使靶中原子的內(nèi)殼層電子(K電子)激發(fā)，處在外軌道上的電子便會躍遷到該軌道，同時輻射出特征X射線。經(jīng)濾波之后的X射線照射在樣品上，當(dāng)X射線的波長入和樣品晶面間距相近時便發(fā)生衍射。5.2振動樣品磁強計振動樣品磁強計（Vibrating Sample Magnetometer，VSM）是基于電磁感應(yīng)原理制成的儀器。它是測量磁性材料性能的重要儀器。它能給出一些重要的磁性參數(shù)，例如矯頑力Hc、飽和磁化強度M和剩余磁化強度B等，由電磁鐵、振動系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)組成。樣品置于單一磁場中會被感應(yīng)出磁矩。而將

24、樣品置于振動樣品磁強計的拾取線圈中，作正弦振動時，由于通過樣品的磁通量的變化，在檢測線圈中便會感應(yīng)出電壓信號。該信號與磁矩成比例，所以振動樣品磁強計可以用來測量材料的磁特性。磁場可以由電磁鐵或超導(dǎo)磁體產(chǎn)生，所以磁矩和磁化強度可以作為磁場的參數(shù)來進行測量。選用鐵磁材料時，主要決定于它們的磁化強度和磁滯回線，所以VSM系統(tǒng)的常用功能是測量鐵磁材料的磁特性。5.3掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡(Scanning electron microscope，SEM)是介于透射電子顯微鏡和光學(xué)顯微鏡之間的一種微觀形貌觀察手段，可直接利用樣品表面材料的物質(zhì)性能進行微觀成像。其基本原理是用聚焦電子束在試樣表面逐點

25、掃描成像，成像信號可以是二次電子、背散射電子或吸收電子。SEM的優(yōu)點是：（1）有較高的放大倍數(shù)，觀察倍數(shù)可從極低倍率（5倍）到高倍率（30萬倍）之間連續(xù)可調(diào)；（2）有很大的景深，視野大，成像富有立體感，可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細微結(jié)構(gòu)；（3）電子束對樣品的損傷與污染程度較小等。利用SEM可直接觀測晶體的形貌、大小、均一程度等微觀細節(jié)20。5.4傅立葉變換紅外光譜傅立葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared，F(xiàn)T-IR）是利用一束具有連續(xù)波長的紅外線照射一物質(zhì)，該物質(zhì)將吸收一部分光能，把它轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿拥恼駝幽芎娃D(zhuǎn)動能。根據(jù)紅外吸收光譜中吸收峰的位置和形狀可以推斷

26、出未知物的結(jié)構(gòu)；根據(jù)吸收峰的強度可測定未知物的含量。此外，應(yīng)用紅外吸收光譜還可以測定分子的鍵長、鍵角、并進而推斷出分子的立體構(gòu)型等。紅外光譜方法具有用量少、樣品處理簡單、操作方便快速等優(yōu)點，已成為現(xiàn)代結(jié)構(gòu)化學(xué)、分析化學(xué)中最常用和不可或缺的工具。5.5熱重差示掃描量熱熱重差示掃描量熱（Thermogravimetry-differential scanning calorimetry，TG-DSC）技術(shù)是在DTA基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種熱分析技術(shù)，但DSC熱效應(yīng)變化量的測定比DTA更準(zhǔn)確。TG與DSC聯(lián)用能夠更好地了解催化劑材料的含量、熱穩(wěn)定性以及相應(yīng)物理性質(zhì)的變化。此外，將XRD與TG-DSC相結(jié)

27、合，幫助人們研究催化劑材料在焙燒過程中結(jié)構(gòu)與化學(xué)行為的變化，從而確定樣品焙燒的最佳溫度點。5、結(jié)束語：在過去十多年里，盡管納米材料的研究已經(jīng)取得了顯著進展，但許多重要問題仍有待探索和解決。這些基本問題是進一步深入研究納米材料及其實用化的關(guān)鍵，也是納米材料研究被稱為“高風(fēng)險與高回報并存”的原因。我國系統(tǒng)開展納米材料的科學(xué)研究始于20 世紀(jì)80 年代末，經(jīng)過近十年的努力，已經(jīng)做出了一些高水平、有國際影響的工作。整體水平和實力緊步美、日、德等主要西方國家之后，受到國際學(xué)術(shù)界的高度重視。然而，在激烈的國際競爭形勢下，急需以現(xiàn)有工作為基礎(chǔ)，以若干學(xué)科為突破目標(biāo)，集中人力、物力、財力的投入，使我國在這一領(lǐng)

28、域的研究水平上一個新臺階。參考文獻：1.周彥豪，納米科技與橡膠工業(yè)的發(fā)展J.中國橡膠,2002.18(21):23。2.盧柯,徐堅。納米金屬材料：進展和挑戰(zhàn), 見：李桓德編。98中國材料研討會論文集, 重慶市, 1998。北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1999。8892。3.盧柯, 周飛。納米晶體材料的研究現(xiàn)狀。金屬學(xué)報，1997，23（1）:99106。4.吳?？? 趙明文, 汪良主, 張鴻飛。納米固體材料的性能與界面微觀結(jié)構(gòu)。原子與分子物理學(xué)報,1997，14（2）：148152。5.王廣厚, 韓民。納米微晶材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。物理學(xué)進展1990，10（2）：248289。6.張立德，納米材料，化學(xué)工業(yè)出版社，2000