金属纳米材料研究进展.docx

文档介绍：金属纳米材料研究进展
高等物理化学
学生姓名： 聂荣健
学 号： …………….. 宏观量子隧道效应[5]
微观粒子具有穿越势垒的能力称为隧道效应。人们发现一些宏观量，例如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量也具有隧道效应，称为宏观量子隧道效应。量子隧道效应是未来微电子器件的基础，它确定了现存微电子器件进一步微型化的极限。
2 金属氧化物纳米材料的表征[6]
XRD
X 射线衍射是分析固体物质结构的重要工具，它依据 X 射线在晶体中的衍射遵守布拉格定律，对试样的相组成，晶格常数，结晶度和颗粒尺寸进行分析。其基本原理是用波长λ的X射线照射到试样上，在不同角度出现一系列不同强度的衍射峰，通过分析峰的位置，强度和形状即可获知晶体结构特性。
SEM
扫描电子显微镜是研究材料微观形貌的有力工具，广泛应用于材料，化学，医学等相关领域中。其基本原理是聚焦在试样上的电子束在一定范围内作栅状扫描运动，在试样表层产生背散射电子、二次电子、可见荧光、X 射线等，通过探测这些信号，可获知试样的微观组织、形貌、均匀性、颗粒大小及表面形态等信息。同时，还可以通过配套的 X 射线能谱仪（EDS）对材料的元素组成及分布进行定性和半定量分析。
TEM
TEM 透射电子显微镜是一种高分辨率、高放大倍数的显微镜，通常可用于观察微小样品的形貌及内部结构，是一种准确、可靠、直观的测定分析方法。其基本原理是把加速和聚焦的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，得到透射电子作为信号的实像。经放大后可在观察屏上投射出所测试样的像，从而对试样的微观结构，形貌和组织特点进行分析。
FTIR
红外光谱与分子的结构密切相关，是表征分子结构的一种重要手段。其基本原理是将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，分子中某些基团的振动频率或转动频率和一定波长的红外射线的频率一样时，伴随能量的吸收，分子就由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，这一过程中即伴随着分子的红外吸收光谱的产生。把试样的红外光谱与标准光谱进行比对即可快速判定试样成分
BET
即测量在一定压力下，气体在固体表面的吸附特性，并以著名的 BET 理论为基础，利用理论模型等效求出待测样品的比表面积及孔径分布。BET 被广泛应用于颗粒表面吸附性能研究及相关检测数据的处理。
TG
热分析是利用热力学参数或物理参数随温度变化进行分析的方法，它能快速测定物质的晶型转变、吸附、升华、熔融、脱水等相变。常用的技术包括差热分析，热重分析。
3金属氧化物纳米材料制备研究进展
尽管纳米材料的研究年限还不长，但目前为止，己有多种方法用于金属氧化物纳米材料的制备研究[7, 8]。按不同分类标准，有不同的方法[9]。如:按制备方法一一可分为物理和化学方法；按反应原料的物态一一可分为固相，气相和液相法等。此外，常见方法还有溶胶凝胶法，共沉淀法，溶剂热法，燃烧法，模板法，化学气相沉积，前驱体等等[10]。其中，溶剂法，又称水热法，指以溶液为反应环境，运用各种方法使溶质发生反应，生成沉淀的一种方法。它是目前纳米材料制备的一个研究热点。相比其它方法，水热法具有以下优势[11]:
①广泛的适用性:可以合成不同维度，不同尺寸的纳米材料；
②实验操作简单，对实验室要求不高，产物形貌结构多样，分散性好，结
晶度良好，产率较高；
③可在较大范围内进行参数调节，如反应的温度，反应时间，溶液浓度，加
温速率，溶液PH调节等，达到对纳米晶体材料的可控生长；
④反应可以选择在敞开或密闭容器中进行，即根据实际需要选择反应气氛，达到某些亚稳态纳米材料的制备。
近年来，水热法合成金属纳米氧化物得到长足的发展，本文着重介绍了Fe，Co，Mn，Zn等金属氧化物纳米材料的水热制备方法研究进展，并简述了基于金属氧化物纳米材料的应用进展。
水溶剂水热法
水溶剂水热法是最经典也是最早出现的水热法，典型的反应溶剂是碱性水溶液。如Kang等［12］也利用类似方法制备了纳米多孔氧化钴纳米线(如图1)。董玉明等［13］在搅拌条件下将13mL浓盐酸滴入 70 mol/L 的高锰酸钾水溶液中，滴加完毕后继续搅拌20 min，然后转入高压反应釜中于140℃水热反应12h，自然冷却至室温，干燥后获得二氧化锰纳米管。Zhou 等［14］将适量的 VOSO4·xH2O和KMnO4溶解后，-，高压釜160℃反应24h，生成了大