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IP屬地：天津 上傳時(shí)間：2023-05-29 格式：DOCX 頁(yè)數(shù)：5 大小：158.70KB 積分：20 舉報(bào) 版權(quán)申訴

第三章納米微粒的根本特性一、納米微粒的構(gòu)造二、納米微粒的根本特性熱學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、動(dòng)力學(xué)、外表活性、光催化性能一、納米微粒的構(gòu)造納米態(tài)：物質(zhì)的第?態(tài)！區(qū)分于固、液、氣態(tài)，也區(qū)分于“等離子體態(tài)〔物質(zhì)第四態(tài)〔物質(zhì)第五態(tài)聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛氌譴凈。超微顆粒的外表與大塊物體的外表是格外不同的，電視攝像，實(shí)時(shí)觀看覺察這些顆粒沒有固定的形態(tài)，隨著時(shí)間的變化會(huì)自動(dòng)形成各種外形〔如立方八面體、液體，是一種準(zhǔn)固體。在電子顯微鏡的電子束照耀下，10才看不到這種顆粒構(gòu)造的不穩(wěn)定性，這時(shí)微顆粒具有穩(wěn)定的構(gòu)造狀態(tài)。殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。種外形〔與制備方法有關(guān)。引起表層(甚至內(nèi)部)晶格畸變。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。二、納米微粒的根本特性納米微粒的熱學(xué)性質(zhì)固態(tài)物質(zhì)在其形態(tài)為大尺寸時(shí)，其熔點(diǎn)是固定的；10納米量級(jí)時(shí)尤為顯著。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。Pb600K20nmPb微粒

288K。Ag960Ag100C能高、比外表原子數(shù)多，這些外表原子近鄰配位不全、活性大，因此納米粒子熔化時(shí)所需增加的內(nèi)能比塊體材謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。應(yīng)用：降低燒結(jié)溫度。納米微粒尺寸小，外表能高，壓制成塊材后的界面具有高能量，在燒結(jié)中高的界面能成為原子運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，有利于界面中的孔洞收縮，空位團(tuán)的湮沒，因此，在較低的溫度下燒結(jié)就能到達(dá)致密〔燒結(jié)溫度：指把粉末先用高壓壓制成形、然后在低于熔點(diǎn)的溫度下使這些粉末相互〕廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。納米微粒的磁學(xué)性質(zhì)材料磁性的分類〔Diamagnetism〕〔Paramagnetism〕〔Ferromagnetism〕〔Antiferromagnetism〕〔Ferrimagnetism〕〔實(shí)質(zhì)上是材料的有顯著不同。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。磁狀態(tài)，這時(shí)磁化率不再聽從常規(guī)的居里-外斯定律。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。34 2320nm時(shí)變成順磁體。Ni15nm時(shí)，矯頑力Hc→0，說(shuō)明進(jìn)入了超順磁狀態(tài)?；[叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。不一樣的。小到與熱運(yùn)動(dòng)能可相比較時(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)致超順磁性的消滅。預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。超順磁性：而且磁化強(qiáng)度與磁場(chǎng)成正比(極低溫、極強(qiáng)磁場(chǎng)除外)，場(chǎng)后,磁性會(huì)很快消逝。滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。場(chǎng)中具有較強(qiáng)的磁性(磁響應(yīng))，當(dāng)磁場(chǎng)撤去后其磁性也隨之消逝。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。Hc。Fe微粒，隨著顆粒變小，飽和磁化強(qiáng)度Ms有所下降，但矯頑力卻顯著地增加。大塊的純鐵矯頑力約為80安／米，而20nm以下時(shí)，其矯頑力可增加1000高矯頑力的解釋：全都轉(zhuǎn)動(dòng)模式：當(dāng)粒子尺寸小到某一尺寸時(shí)，每個(gè)納米微粒具有較高的矯頑力。贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。球鏈反轉(zhuǎn)磁化模式：球鏈?zhǔn)勾判栽黾印睬蛎嫒毕輰p弱磁性。存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶、磁盤、磁卡以及磁性鑰匙等。而利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體。壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。居里溫度：由于小尺寸效應(yīng)和外表效應(yīng)而導(dǎo)致納米度。蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。

隨粒徑減小而降低。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。偶性親熱相關(guān)?！w粒具有抗磁性；—顆粒具有順磁性。同的變化規(guī)律。納米微粒的光學(xué)性質(zhì)相差不多。綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。寬頻帶強(qiáng)吸取：大塊金屬具有不同顏色的光澤，這說(shuō)明它們對(duì)可見光范圍各種顏色〔波長(zhǎng)〕光的反射和吸取力量不同。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，銀白色的鉑〔白金〕變成鉑黑，金屬鉻l％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個(gè)特性可作為紅外隱身技術(shù)等。驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。藍(lán)移和紅移現(xiàn)象：藍(lán)移現(xiàn)象〔普遍存在：與大塊材料相比，納米微?！八{(lán)移”貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。解釋：1〕量子效應(yīng)：已被電子占據(jù)分子軌道能級(jí)與未被電子占據(jù)分子軌道能級(jí)之間的寬度(能隙)隨顆粒直徑減小而增大，這是產(chǎn)生藍(lán)移的根本緣由〔對(duì)半導(dǎo)體和絕緣體都適用；2〕大的外表張力使晶格畸變，晶格常數(shù)變小，第一近鄰和其次近鄰的距離變短，鍵長(zhǎng)的縮短導(dǎo)致納米微粒的鍵本饗逕瑣筆襖鷗婭薔。紅移現(xiàn)象〔當(dāng)其起因強(qiáng)于藍(lán)移因素時(shí)消滅：電子波函數(shù)重疊加劇帶隙減小吸取紅移量子限域效應(yīng)：子的平均自由程受小粒徑的限制而局限于很小的范圍進(jìn)而激子帶的吸取系數(shù)隨粒徑下降而增加，即消滅激子增加吸取并藍(lán)移，這就稱作量子限域效應(yīng)。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。 能不同于常規(guī)半導(dǎo)體：如吸取光譜發(fā)生轉(zhuǎn)變。激子：hEg〔半導(dǎo)體禁帶寬度〕時(shí)，入射光可能從某些原子中激發(fā)出電子、同時(shí)留下空穴。由于同處一個(gè)原子上，e-h對(duì)的相互作用很強(qiáng)，構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，稱為激子。激子實(shí)際上是固體中的一個(gè)激發(fā)態(tài)，它是由于吸取了光的能量而形成的。輒嶧陽(yáng)檉籪癤網(wǎng)儂號(hào)澩。納米微粒的發(fā)光：激發(fā)下發(fā)光。1990H.Tabagi6nm時(shí)，這種光放射現(xiàn)象消逝。堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。 Si不發(fā)光是由于它的構(gòu)造存在平移對(duì)稱Si不行能發(fā)Si微粒消滅發(fā)光現(xiàn)象。識(shí)饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒?；蛘撸篹-h〔載流子〕的量子限域效應(yīng)：e、h復(fù)合發(fā)光納米微粒分散物系的光學(xué)性質(zhì)：(溶膠)，納米微粒在這里又稱作膠體粒子或分散相。在溶膠中膠體的高分散性和不均勻性使得分散物系具有特別的光學(xué)特征。如讓一束聚攏的光線通過(guò)這種分散物系，在入射的垂直方向可看到一個(gè)發(fā)光的圓錐體。稱丁達(dá)爾效應(yīng)。這個(gè)圓錐為丁達(dá)爾圓錐。凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。效應(yīng)Tyndal效應(yīng)的規(guī)律：

乳光強(qiáng)度I粒子體積的平方粒子的數(shù)密度粒子與介質(zhì)的折射率之差1/4納米微粒分散物系的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)布朗運(yùn)動(dòng)：1827年，布朗(Brown)在顯微鏡下觀看到懸浮在水中的花粉顆粒作永不停息的無(wú)規(guī)章運(yùn)動(dòng)。其他的微粒在恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。力穩(wěn)定性的緣由之一。1905415日：愛因斯坦在向蘇黎世大學(xué)提交的博士論文中估量一個(gè)糖分子的直徑約為1納米，首次將統(tǒng)庫(kù)。會(huì)是一個(gè)世紀(jì)后進(jìn)展起來(lái)的納米科技的一個(gè)源頭。集中：是在有濃度差時(shí)，由于微粒熱運(yùn)動(dòng)(布朗運(yùn)動(dòng))而引起的物質(zhì)遷移現(xiàn)象?！脖硎疚镔|(zhì)集中力量的物理量〕來(lái)沉降和沉降平衡：假設(shè)粒子相對(duì)密度大于液體，因重力作用懸浮在流體中的微粒下降。但對(duì)于分散度高的物系，因布朗運(yùn)動(dòng)引起集中作用與沉降方向相反，故集中成為阻礙沉降因素。粒子愈小，這種作用愈顯著，當(dāng)沉降速度與集中速度相等時(shí)，物系到達(dá)平衡狀態(tài)，即沉降平衡。粒子的質(zhì)量愈碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。部的小。納米微粒的外表活性、敏感特性5nm時(shí)，外表活性〔催化性〕和反響的選擇性呈現(xiàn)特異行為。 正反響優(yōu)先、抑制副反響外表活性 光、溫度、氣氛、濕度敏感〔納米半導(dǎo)體微粒的獨(dú)特性能〕光能化學(xué)能有機(jī)物合成〔降解〕〔H，TiONCO〕2 2 2 2i)>Egh〔1.9-3.2eV〕氧化性的空穴+TiO2

OH-OH自由基無(wú)害的二氧化碳及其他物質(zhì)。閿擻輳嬪諫遷擇楨秘騖。有機(jī)物被降解的一般過(guò)程：醇酸CO和水2氧化離子，也具有很強(qiáng)的氧化分解力量。 -復(fù)原電位越負(fù)〔電子復(fù)原性強(qiáng)〕-復(fù)原電位越正〔空穴氧化性強(qiáng)〕 光催化活性越強(qiáng)

iv)實(shí)際問(wèn)題：O2

的復(fù)原速率根本特性：微粒粒徑r 光催化效率r 量子尺寸效應(yīng) 能隙 e-h對(duì)的復(fù)原-r e-h e-h、復(fù)合概率 光催化活性r 光催化吸附、降解力量有用化改性：提高光譜響應(yīng)、光催化效率和反響速度TiO：禁帶寬，只能利用紫外光2

催化劑的固定〔主要載體為尼龍薄膜、硅膠、玻璃sol-gel、PVD、CVD等方法固定在各種載體上氬嚕躑竄貿(mào)懇彈瀘頷澩。度慢、催化劑易中毒等劑〔光活性好、光催化效率高、經(jīng)濟(jì)價(jià)廉〕〔凈化、保潔除菌等?！?87納米〕擴(kuò)展激發(fā)光波段，開發(fā)可見光靈敏催化材料對(duì)策：摻雜過(guò)渡族金屬，如釩、鉻、鐵等提高光量子效率，開發(fā)高效光催化材料對(duì)策：摻雜重金屬，如銀、金、鉑

具有光輝的前景！半導(dǎo)體光催化產(chǎn)生的空穴和形成于半導(dǎo)體顆粒外表成路徑和能量系統(tǒng)的作用，破壞細(xì)菌膜，固化病毒的蛋白質(zhì)，在殺菌的同時(shí)還能分解細(xì)菌尸體上釋放出的有害獅贅。中國(guó)國(guó)家大劇院穹頂所需的六千平方米玻璃和三萬(wàn)鈦板。慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫長(zhǎng)涼。納米自清潔功能