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《2011納米材料納米材料》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、1.什么是納米材料？怎樣對(duì)納米材料分類？定義：任何至少有一個(gè)維度的尺寸小于100nm或由小于100nm的基本單元組成的材料稱為納米材料。狹義義納米材料：原子團(tuán)簇、納米顆粒、納米線、納米薄膜、納米碳管、納米固體按傳統(tǒng)的材料學(xué)科體系分：納米金屬材料、納米陶瓷材料、納米高分子材料、納米復(fù)合材料按應(yīng)用目的分:納米電子材料、納米磁性材料、納米隱身材料、納米生物材料2、納米材料的基本效應(yīng)?3、論述納米TiO2的光催化機(jī)理？并分別簡(jiǎn)述其在玻璃，陶瓷，涂料方面的應(yīng)用？TiO2為N型半導(dǎo)體。與金屬相比，半導(dǎo)體能帶是不連續(xù)的,價(jià)帶和導(dǎo)帶之間存在
2、一個(gè)禁帶。在PH=1時(shí)TiO2的帶隙為3.2eV，相當(dāng)于波長(zhǎng)為400nm的光的能量。在波長(zhǎng)小于400nm的光的照射下，能吸收能量高于其禁帶寬度的波長(zhǎng)的輻射，產(chǎn)生電子躍遷，價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，形成空穴－電子對(duì)，并吸附在其表面的H2O和O2,由于能量傳遞,形成活性很強(qiáng)的自由基和超氧離子等活性氧，誘發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，具有光催化能力，其反應(yīng)如下：它們與水及氧反應(yīng)的產(chǎn)物是O2-(過氧離子)及反應(yīng)活性很高的·OOH或OH(氫氧基)。由于生成的自由基具有很強(qiáng)的氧化分解能力，其中·OH自由基具有402.8MJ/mol反應(yīng)能，可破壞有機(jī)物中C-
3、C、C-H、C-N、C-O、N-H鍵，因而具有高效分解有機(jī)物的能力，有殺菌、除臭、光催化降解有機(jī)污染物的功能。（4分）（1）TiO2在玻璃方面的應(yīng)用（2分）通過在玻璃表面形成納米級(jí)微粒和納米級(jí)微孔結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物TiO2薄膜,就制成了“自潔”玻璃。在TiO2表面,鈦原子和鈦原子之間通過氧橋連接,這種結(jié)構(gòu)是疏水性的。在紫外光的照射下TiO2表面的氧和羥基間發(fā)生置換,在其表面形成了均勻分布的納米尺度分離的親水微區(qū)和親油微區(qū),從而使表面具有了油水雙重親和性。光照條件下,一部分橋氧脫離形成氧空位,此時(shí)空氣中的水解離并吸附在氧空位中
4、,成為化學(xué)吸附水,即在氧空位缺陷周圍形成親水微區(qū),而表面剩余區(qū)域仍保持親油性,這樣就在表面形成親水性和疏水性相間的微區(qū),類似于二維的毛細(xì)管現(xiàn)象。由于水或油性液滴尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于親水或親油區(qū)的面積,宏觀上表面表現(xiàn)出親水性和親油性。停止光照后,化學(xué)吸附的羥基被空氣中的氧所取代,重新回到疏水狀態(tài)。這種超親水作用在材料表面產(chǎn)生水膜,使得油污不能與材料表面牢固結(jié)合,從而易于清洗。利用其超親水性能的防污、防霧、易洗等特點(diǎn)。在建材領(lǐng)域主要光催化玻璃用于制造門窗玻璃、溫室及透光玻璃等。這種玻璃可以利用太陽光,使附著于其上的油污等氧化分解,同時(shí)也
5、起到殺菌除臭的作用,且污物不易聚集,防止結(jié)露并使光線充足。（2）TiO2在陶瓷方面的應(yīng)用（2分）在陶瓷的釉中加入TiO2,可以制作陶瓷內(nèi)外墻磚、衛(wèi)生潔具等,在光線的照射下產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的基團(tuán),使陶瓷具有防滑、抗菌、防污、防臭的功能。這種陶瓷對(duì)殺滅大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、綠球菌等均效果良好。將這種陶瓷應(yīng)用于醫(yī)院可殺死附著于其上的細(xì)菌;用于浴室可減少由于地面和墻上積聚的肥皂在細(xì)菌的作用下而引起的粘稠狀物質(zhì)等,起到防污和防滑的作用;用于衛(wèi)生間,可以明顯降低其中的氨濃度,使人不會(huì)感到不適。（3）光催化涂料（2分）在普通的涂料中加
6、入納米TiO2噴涂后形成附著于其他材料表面的膜層,不但具有顏料效應(yīng),且具有較好的光催化作用。當(dāng)紫外線照射時(shí)可以殺滅環(huán)境中的細(xì)菌,分解有害的氣體和油污。這種涂料可以應(yīng)用于醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室、辦公室、居室、廚房等場(chǎng)所。納米材料表征方法4、納米材料的表征方法（1）、化學(xué)成分表征化學(xué)成分是在測(cè)試納米材料時(shí)，首先要確定的問題。化學(xué)成分決定了納米粒子和其制品的性能。最常用最方便的方法是化學(xué)分析法。其中包括氧化—還原法、沉淀法、中和法以及絡(luò)合法等。常用的儀器分析法主要是利用各種化學(xué)成分的特征諾線，如原子發(fā)射光譜AES(atomicemissio
7、nspectrometry)、原子吸收光譜AAS(atomicabsorptionsPectrometry)、x射線熒光分析XRFS(X—rayf1Morescenceanalysis)和電子探針微區(qū)分析法EPMA(electronprobemicroanalyser)，以上幾種儀器可以對(duì)納米材料的整體及微區(qū)的化學(xué)組成進(jìn)行測(cè)定；并對(duì)納米材料的化學(xué)成分進(jìn)行定性、定量分析；還可以采用X射線光電子能譜法xPS(x—raypho—toelectronspectroscoPy)分析納米材料的表面化學(xué)組成、原子價(jià)態(tài)、表面形貌、表面微細(xì)結(jié)
8、構(gòu)狀態(tài)及表面能態(tài)分布等。還可以使用掃描電子顯微鏡，利用探測(cè)從樣品上發(fā)出的特征x射線來進(jìn)行元素分析，也可以利用二次電子、背散射電子、吸收電子信號(hào)等觀察樣品的形貌圖像。（2）、納米顆粒的表征納米顆粒表征包括：顆粒大小、構(gòu)等有關(guān)顆粒的表征。常用于測(cè)試納米顆粒的方法有：1．X射線衍射xRD(Pow
