納米化學(xué)復(fù)習(xí)提綱

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1、納米化學(xué)復(fù)習(xí)提綱一.納米：尺寸或大小的度量單位千米f米厘米毫米微米f納米(IO?m)二.原子團(tuán)簇：是指幾個(gè)至幾百個(gè)原子的聚集體，其粒徑小于或等于1nm原子團(tuán)簇既不同于具有特定形狀的分了也不同于以弱結(jié)合力結(jié)合的松散的分子團(tuán)簇。它的形狀可是多種多樣的，但它們尚未形成規(guī)整的晶體。所以又不像晶體那樣具有很強(qiáng)的周期性。除惰性氣體外，他們都可以看成是以化學(xué)鍵緊密結(jié)合在一起的聚集體。三.納米材料的廣義劃分：0D■零維納米材料：納米顆粒，原了團(tuán)簇1D-—維納米材料：納米棒，納米線，納米帶，納米管等2D■二維納米材料：

2、納米片，納米薄膜，超晶格四.納米結(jié)構(gòu)的基本單元團(tuán)簇(clusters)人造原子(artificialatoms)納米顆粒量子點(diǎn)(零維納米材料,OD,QDs)納米管(NTs),納米棒(NRs),納米線(NWs)(一維納米材料，1D)納米孑L洞(nanopores,mesoporous)超結(jié)構(gòu)納米陣列(nanoarrays)同軸納米電纜(nanocables)一.納米微粒的基本特性：1.電子能級(jí)的不連續(xù)性：當(dāng)材料尺寸小到一定程度時(shí)，在納米顆粒中原子個(gè)數(shù)是有限的，此時(shí)能級(jí)之間的間隔不容忽視，也就是說(shuō)納米材料

3、的電子能級(jí)是不連續(xù)的.2.量了尺寸效應(yīng)：當(dāng)粒了的尺寸下降到某個(gè)值時(shí)，金屬費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)的現(xiàn)象和半導(dǎo)體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)分子軌道和最低未被占據(jù)分子軌道能級(jí)，能隙變寬現(xiàn)象。3.小尺寸效應(yīng)：當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸，與光波的波長(zhǎng)，德布羅意波長(zhǎng)以及超導(dǎo)態(tài)的相干波長(zhǎng)和透射深度等物理尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，晶體物理周期性的邊界條件被破壞，非晶態(tài)納米顆粒的微粒表面層附近原子密度減小，導(dǎo)致聲，光，電，磁，熱，力學(xué)等性質(zhì)呈現(xiàn)新的小尺寸效應(yīng).4.表面效應(yīng)：隨著顆粒直徑變小，表面能高，比表面積將會(huì)顯著

4、增大，表面原了所占的百分?jǐn)?shù)將會(huì)顯著地增加。5.宏觀量子隧道效應(yīng)：微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱為隧道效應(yīng)。近年來(lái)人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量，例如顆粒的磁化強(qiáng)度，量子相干器件中的磁通量亦具有隧道效應(yīng)，于是稱之為宏觀隧道效應(yīng).6.庫(kù)侖堵塞與量子遂穿：當(dāng)體系的尺度進(jìn)入納米級(jí)（一般金屬粒子為兒個(gè)納米，半導(dǎo)體為兒十個(gè)納米），體系是電荷'量子化'的，即充電和放電是量子化的，不連續(xù)的充入一個(gè)電子所需要的能量：Ec=e2/2Ce為一個(gè)電子的電荷，C為小體系的電容，體系越小則電容越小，能量Ec越大，這個(gè)能量我們就稱之為庫(kù)侖堵塞能

5、。通俗的講，庫(kù)侖堵塞能就是前后兩個(gè)電子的庫(kù)侖排斥能。正是這個(gè)原因，在小體系里面，充電時(shí)，電子不能集體傳輸，而是一個(gè)一個(gè)的單電子傳輸。這種單電子傳輸?shù)男袨榫徒凶鲙?kù)侖堵塞效應(yīng)兩個(gè)量子點(diǎn)通過(guò)某個(gè)結(jié)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，一個(gè)量子點(diǎn)上的單個(gè)電子穿過(guò)能壘到達(dá)另外一個(gè)量子點(diǎn)的行為即量子隧穿。1.介電限域效應(yīng)：當(dāng)納米顆粒分散在異質(zhì)介質(zhì)中由于界面引起體系介電增強(qiáng)的現(xiàn)象，稱之為介電限域，主要來(lái)源于微粒表面和內(nèi)部局域場(chǎng)的增強(qiáng).當(dāng)介質(zhì)的折射率和微粒的折射率相差很大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生折射率邊界這就導(dǎo)致了微粒表而和內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)比入射場(chǎng)強(qiáng)明顯增加.過(guò)

6、渡族金屬氧化物和半導(dǎo)體顆粒都可能產(chǎn)生介電限域效應(yīng).一.費(fèi)米能級(jí)：絕對(duì)零度時(shí)固體中電子占據(jù)的最高能級(jí)。對(duì)于導(dǎo)體，EF處于價(jià)帶和導(dǎo)帶的分界處；對(duì)于非導(dǎo)體，則處于禁帶中央。二.納米顆粒的物理特性1熱學(xué)性能：納米顆粒的熔點(diǎn)下降，納米顆粒的開(kāi)始燒結(jié)溫度降低，納米顆粒的晶化溫度降低2磁學(xué)性能：I超磁順性的起因是由于小尺寸下,當(dāng)各向異性能減小到與熱運(yùn)動(dòng)能可相比擬時(shí)，磁化方向就不再固定在一個(gè)易磁化方向無(wú)規(guī)律的變化，結(jié)果導(dǎo)致超順磁性的出現(xiàn)。不同種類的納米磁性微粒顯現(xiàn)超順磁性的臨界尺寸是不一樣的。矯頑力納米磁性微粒尺寸高

7、于超順磁臨界尺寸時(shí)通常呈現(xiàn)高的矯頑力He。居里溫度I當(dāng)鐵磁質(zhì)的溫度超過(guò)某一臨界溫度時(shí),分子熱運(yùn)動(dòng)加劇到了使磁疇瓦解的程度，使鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判裕@個(gè)臨界溫度稱為居里點(diǎn)。對(duì)于納米微粒，由于小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)而導(dǎo)致納米粒子的本征和內(nèi)稟的磁性變化，因此具有較低的居里溫度。磁化率I納米微粒的磁性與它所含的總電子數(shù)的奇偶性密切相關(guān)。電子數(shù)為奇數(shù)的粒子集合體的磁化率服從居里一外斯定律，%=C/(T-Tc),量子尺寸效應(yīng)使X遵從屮規(guī)律。電子數(shù)為偶數(shù)的系統(tǒng)，J^ksT,并遵從孑規(guī)律。3.光學(xué)性能：寬頻帶強(qiáng)吸收，藍(lán)移

8、和紅移現(xiàn)象，量了限域效應(yīng)，納米顆粒的發(fā)光，納米顆粒分散體系的光學(xué)性質(zhì)4納米顆粒分散液及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)：布朗運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)散，沉降與沉降平衡5表面活性及敏感特性：隨著納米微粒粒徑減小，比表面積增大，表面原子數(shù)增多及表面原子配位不飽和性導(dǎo)致大量的懸鍵和不飽和鍵等，這就使得納米微粒具有高的表面活性。由于大的比表面積、高的表面活性及表面活性能與氣氛性氣體相互作用強(qiáng)等原因，使得納米顆粒對(duì)周圍環(huán)境十分敏感，如光、溫、氣氛、濕度等，因此可用作各種傳感器。6光催化性能：光催化是納