纳米粒子的表面结构及其性质

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1、纳米粒子表面结构及其性质研究Particlesurfacestructureandproperties摘要：本文主要综述了纳米材料的表面结构、性质、表征及应用。其特殊性质主要有表面积效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。还介绍了一些磁性纳米粒子、金纳米粒子、铁纳米粒子等的性质及其应用。随着纳米科技的发展，纳米制备技术已日渐成熟，纳米材料的广泛应用使它对人类社会的生产、生活乃至整个社会的进步起着不可估量的作用。Abstract:Inthispaper,thesurfacestructure,charact

2、erizationandapplicationofnanomaterialsarereviewed.Itsspecialpropertiesaremainlysurfaceeffect,volumeeffectandquantumsizeeffect,macroscopicquantumtunneleffect.Alsoitintroducedthestructureofsomenanoparticleslikemagneticnanoparticles,goldnanoparticles.Andtheprope

3、rtiesandapplicationsofironnanoparticles.Withthedevelopmentofnanotechnology,nanopreparationtechnologyhasmatured,andthewidelyapplicationofnanometermaterialsplayanimmeasurableroleinmakingittotheproductionofhumansociety,lifeandeventheentiresocialprogress.关键词：金纳米粒

4、子、ZnO纳米粒子、金属纳米颗粒、Ceo.6Zro.4O2和BaSO4微纳米粒子、空中结构粒子、表面效应、体积效应等。引言：纳米材料被称为“21世纪最有前途的材料”[1]，目前的研究正方兴未艾。纳米材料又称超微粒子材料，是八十年代兴起的新材料。1984年在柏林召开的第二届国际超微粒子等离子簇会议，使超微粒子技术成为世界技术热点之一。微纳米粒子由于其表体比大等尺度效应，而显示出一些不同于洪冠体相材料的特殊性质，如较强的催化性能，特殊甚至是异常或反常的电学、光学、热学性能，这些性质引起了研究者极大的兴趣，也使得微纳米

5、粒子在物理、化学、生物等学科领域中有着越来越广泛的应用。以纳米材料为基础制作的各种各样的器件，遍布在人们生活中的各个领域，不断的改变着人们的生活方式、思维方式，提高了人们的生活质量，促进了社会文明的进步。特别是半导体材料，它们的功能涵盖了信息传输、信息储存、信息探测、激光与光学显示，自动控制等方面。另外，微纳米粒子在化工，医疗，环境领域方面都有广泛的前景。一、纳米粒子介绍纳米微粒又叫纳米粒子、超微粒、超小粒子、量子点。粒子尺寸范围在1nm~100nm之间，处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，具有表面效应、小尺寸效

6、应和宏观量子隧道效应，在光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体相比有显著的不同。因其表面积相对增大，也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构，次结构代表具有高表面能的不安定原子。这类原子提供了越来越多的作用吸附位点合作用位点，极易与外来原子通过化学键结合。根据用途和制备方法不同，纳米微粒可分为单纯某种物质或元素纳米级别粒子，如（纳米金属离子，纳米SiO2等）用作载体的纳米微粒（如纳米多聚体、PLG纳米微粒等）。前者本身具有生物活性，而后者需要与其它具有生物活性的物质吸附、嵌合或组装方可成为具有生物活

7、性的系统。二、纳米粒子的结构和表面特性纳米微粒是有数目极少的原子或分子组成的原子群或分子群。当粒子的尺寸为几十纳米时，在同一粒子内常发现存在各种缺陷如孪晶界、层错、位错甚至还有不同的亚稳相共存。而当粒子的尺寸减小时，在几个纳米范围内存在不同组分的亚稳相，甚至存在非晶体。纳米粒子区别与本体结构的特点为粒子具有壳层结构。由于粒子的表面面层占很大比例，而表面原子是既无长程序，又无短程序的非晶层。可以认为粒子表面的实际状态更接近气态。而在粒子的心部，存在结晶完好周期排布的原子，不过其结构与本体样品略有不同。如本体金Au-

8、Au键长为埃，而55个金粒子聚合的团簇的Au-Au键长为2.803+0.01埃，这种变形是由于其体积小、表面曲率大，内部产生很高的Gibbs压力引起的。纳米粒子这种特殊类型的结构导致了它具有如下四方面的的效应并由此派生出的传统固体不具有的特殊性质。1.体积效应当纳米粒子的粒径尺寸与传统电子的德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被损坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学