文档介绍：该【第七章功能转换材料纳米材料要点 】是由【夏天教育】上传分享，文档一共【4】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【第七章功能转换材料纳米材料要点 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。第七章功能变换资料纳米资料重点第七章功能变换资料纳米资料重点第七章功能变换资料纳米资料重点第七章功能变换资料、纳米资料一、功能能变换资料一次功能:向资料输入的能量和输出的能量为一致形式,资料起到载体作用。例导电、传热、透光、吸附等。二次功能:向资料输入的能量和输出的能量为一致形式,资料起到变换作用。例光能与其余形式的能量的变换—光分解、光化学、光到电等;电能与其余形式的能量的变换—电磁效应、热电效应等;磁能与其余形式的能量的变换—光磁效应、磁冷冻效应等;机械与其余形式的能量的变换—热弹性、机械化学、压电等。以上二次功能资料都属于功能变换资料。二、“光化学”功能变换资料——光催化资料定义:光的照耀下,促进化合物(有机、无机)合成或分解。光能→化学能应用:太阳能利用、污水办理、空气净化、除菌保洁等。(环保、能源资料)TiO2光催化剂的结构与性质1)三种晶型:板钛矿锐钛矿金红石2)能带结构:锐钛矿禁带宽度(Eg),依据λg(nm)=1240/Eg=387nm,需要紫外光源照耀。3)光催化降解机理:羟基自由基(·OH)的强氧化性研究现状能源利用:光的照耀下,TiO2将H2O→H2;污水办理:(美国)对海上石油泄漏进行办理;杀菌保洁:(日本)保洁瓷砖、自洁净玻璃光催化技术存在的问题:1)光催化剂2)负载3)反应器三、纳米资料简介基本看法有名的物理学家、诺贝尔奖获取者Feyneman(费曼)早在六十年代以前预知:假如我们对物体细小规模上的摆列加以某种控制的话,我们就能使物体获取大批的异乎平常的特征,就会看到资料的性能产生丰富的变化。他所说的资料就是此刻的纳米资料。1)纳米资料:指晶粒尺寸为1~100nm的超细资料(nm=10-9m)。2)构成部分:纳米晶粒——拥有长程序的晶状结构;晶界——既没长程序,也没短程序的无序结构。在纳米资猜中,界面原子占极大比率,并且原子摆列互不相同,界面四周的晶格结构互不相关,从而构成与晶态、非晶态均不一样的一种新的结构状态。从资料的结构单元层次来说,它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。因为纳米粒子细化,晶界数目大幅度的增添,可使资料的强度、韧性和超塑性大为提升。其结构颗粒对光,机械应力和电的反应完整不一样于微米或毫米级的结构颗粒,使得纳米资料在宏观上显示出好多巧妙的特征,比方:纳米相铜强度比一般铜高5倍;纳米相陶瓷是摔不碎的,这与大颗粒构成的一般陶瓷完整不一样样。纳米资料从根本上改变了资料的结构,可望获取诸如高强度金属和合金、塑性陶瓷、金属间化合物以及性能特异的原子规模复合资料等新一代资料,为战胜资料科学研究领域中长远未能解决的问题开辟了新的门路。发展1984年德国萨尔兰大学的有名学者格莱特把在高真空的条件下将粒径为6nm的Fe粒子原位加压成形,制出了世界上第一块纳米资料,开纳米资料学之先河,从而使纳米资料进入了一个新的阶段。1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议,正式宣告纳米材料科学为资料科学的一个新分支。纳米尺寸效应1表面效应纳米资料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的第七章功能变换资料纳米资料重点第七章功能变换资料纳米资料重点第七章功能变换资料纳米资料重点变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。以以下图所示:表面原子数与粒径的关系从图中可以看出,粒径在10nm以下,将迅速增添表面原子的比率。当粒径降到1nm时,表面原子数比率达到约90%以上,原子几乎所有集中到纳米粒子的表面。因为纳米粒子表面原子数增加,表面原子配位数不足和高的表面能,使这些原子易与其余原子相结合而稳固下来,故拥有很高的化学活性。2体积效应因为纳米粒子体踊跃小,所包括的原子数极少,相应的质量极小。所以,许多现象就不可以用平时有无穷个原子的块状物质的性质加以说明,这类特别的现象平时称之为体积效应。此中有名的久保理论就是体积效应的典型例子。久保理论是针对金属纳米粒子费米面周边电子能级状态分布而提出的。久保把金属纳米粒子凑近费米面周边的电子状态看作是受尺寸限制的简并电子态,并进一步假设它们的能级为准粒子态的不连续能级,并以为相邻电子能级间距δ和金属纳米粒子的直径d的关系为:=4EF/3N∞V-1∞1/d3此中N为一个金属纳米粒子的总导电电子数,V为纳米粒子的体积;EF为费米能级跟着纳米粒子的直径减小,能级间隔增大,电子挪动困难,电阻率增大,从而使能隙变宽,金属导体将变成绝缘体。3量子尺寸效应当纳米粒子的尺寸降落到某一值时,金属粒子费米面周边电子能级由准连续变成失散能级;并且纳米半导体微粒存在不连续的最高被据有的分子轨道能级和第七章功能变换资料纳米资料重点第七章功能变换资料纳米资料重点第七章功能变换资料纳米资料重点最低未被据有的分子轨道能级,使得能隙变宽的现象,被称为纳米资料的量子尺寸效应。在纳米粒子中处于分立的量子化能级中的电子的颠簸性带来了纳米粒子的一系列特别性质,如高的光学非线性,特异的催化和光催化性质等。当纳米粒子的尺寸与光波波长,德布罗意波长,超导态的相关长度或与磁场穿透深度相当或更小时,晶体周期性界限条件将被破坏,非晶态纳米微粒的颗粒表面层周边的原子密度减小,以致声、光、电、磁、热力学等特征出现异常。如光汲取明显增加,超导相向正常相转变,金属熔点降低,加强微波汲取等。利用等离子共振频移随颗粒尺寸变化的性质,可以改变颗粒尺寸,控制汲取边的位移,制造拥有一定频宽的微波汲取纳米资料,用于电磁波障蔽、隐型飞机等。纳米资料的特色当粒子的尺寸减小到纳米量级,将以致声、光、电、磁、热性能表现新的特征。比方说:被广泛研究的II-VI族半导体硫化镉,其汲取带界限和发光光谱的峰的地址会跟着晶粒尺寸减小而明显蓝移。依据这一原理,可以经过控制晶粒尺寸来获取不一样能隙的硫化镉,这将大大丰富资料的研究内容和可望获取新的用途。我们知道物质的种类是有限的,微米和纳米的硫化镉都是由硫和镉元素组成的,但经过控制制备条件,可以获取带隙和发光性质不一样的资料。也就是说,经过纳米技术获取了崭新的资料。纳米颗粒常常拥有很大的比表面积,每克这类固体的比表面积能达到几百甚至上千平方米,这使得它们可作为高活性的吸附剂和催化剂,在氢气储存、有机合成和环境保护等领域有侧重要的应用远景。对纳米体资料,我们可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。“更轻”是指,借助于纳米资料和技术,我们可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件,减小器件的体积,使其更轻快。第一台计算机需要三间房子来存放,正是借助与微米级的半导系统造技术,才实现了其小型化,并普及了计算机。无论从能量和资源利用来看,这类“小型化”的效益都是十分惊人的。“更高”是指纳米资料可望有着更高的光、电、磁、热性能。“更强”是指纳米资料有着更强的力学性能(如强度和韧性等),对纳米陶瓷来说,纳米化可望解决陶瓷的脆性问题,并可能表现出与金属等资料近似的塑性。第七章功能变换资料纳米资料重点第七章功能变换资料纳米资料重点第七章功能变换资料纳米资料重点