《纳米材料及技术》课程复习

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1、《纳米材料及技术》课程复习基本概念1.纳米科技:在纳米尺度（l~100纳米）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。纳米材料:三维空间中至少有一维尺寸小于100nm的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料。纳米材料的类型:0维（在空间3维尺度均在纳米尺度）、1维（..2..）、2维（..3..）、3维（纳米固体，由纳米微粒组成的体相材料）、特性:粒度细、比表面积大、分布均匀、表面活性高成因:2.纳米效应：表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量

2、子隧道效应溶胶:指在液体介质中分散了1~100nm粒子(基本单元)，且在分散体系中保持固体物质不沉淀的胶体体系。凝胶:是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体，凝胶中分散相的含量很低，一般在1％～3％之间。DLVO理论:溶胶在一定条件下能否稳定存在取决于胶粒之间相互作用的位能。微粒间总相互作用能：ΦT=ΦA+ΦR（ΦA微粒间的吸引能，ΦR微粒间的排斥作用能，ΦT微粒间总相互作用能）水热法:在特制的密闭反应容器里，采用水溶液作为反应介质，对反应容器加热，创造一个高温、高

3、压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解并重结晶溶剂热:是指在密封的压力容器中，以有机溶剂为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应超临界水热法:指以温度及压力都处于临界温度和临界压力之上的流体为介质进行水热合成的方法装满度：反应混合物占密闭反应釜空间的体积分数硬模板:利用材料的内表面或外表面为模板，填充到模板的单体进行化学反应，通过控制反应时间，除去模板后可以得到纳米材料。软模板:由表面活性剂构成的胶团或反相胶团胶束（正相、反向）:两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸引，从而使得分子自发形成有

4、序的聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，这种多分子有序聚集体称为胶束。物理气相沉积:在气体状态下发生物理变化或者化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法（PVD）化学气相沉积:利用气态物质通过化学反应在基片表面形成固态薄膜的技术CVD。化学输运反应:将待沉积物作为源物质（无挥发性物质），借助适当的气体介质（输运剂）与之反应而形成气态化合物，这种气态化合物经过化学迁移或物理输运到与源区温度不同的沉积区，在基片上再通过逆反应使源物质重新分解出来矿化剂:加速结晶过程或物化反应的外加剂微乳液:微乳是由水、油

5、、表面活性剂和助表面活性剂按适当比例混和，自发形成的各向同性、（半）透明、热力学稳定的分散体系。1.纳米材料的合成路线、制备方法基本原理、工艺流程、影响因素、设备：（蒸发-冷凝法、水热合成法、溶剂热合成法、气相沉积（PVD、CVD）、均匀沉淀法、溶胶－凝胶法、微乳液法及其构成要素、模板合成法、自组装法及其特点、VLS机制，VS机制、可控合成技术等）蒸发-冷凝法：①基本原理（流程）：原材料被加热至蒸发温度时蒸发成气相；气相的原材料原子与惰性气体的原子（或分子）碰撞，迅速降低能量而骤然冷却；骤冷使得原材料的蒸汽中

6、形成很高的局域过饱和，有利于成核；形成原子簇，然后继续生长成纳米微晶；在收集器上收集。②五个基本要素：a气源(固态、气态、液态)b热源：c气氛：真空、惰性、氧化性气体d工艺参数监控系统：e收集系统：水热合成法：②基本原理：在特制的密闭反应容器里，采用水溶液作为反应介质，对反应容器加热，创造一个高温、高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解并重结晶。③工艺流程：选择反应物料，确定合成物料的配方→配料顺序→装釜封釜→确定反应条件→取釜冷却→开釜取样→过滤干燥④影响因素：反应物料（前驱物）种类；温度，越高，晶体生

7、长速率加快；压强，增加分子间的碰撞机会加快反应的速度；pH值；反应时间；杂质⑤设备：反应釜溶剂热合成法：①制备方法基本原理：用有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等）代替水作介质，采用类似水热合成的原理制备纳米微粉。②工艺流程：同水热合成法④影响因素：同水热合成法⑤设备：高压反应釜PVD（物理气相沉积法）：①基本原理：在气体状态下发生物理变化或者化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法CVD(化学气相沉积)：①基本原理：利用气态物质通过化学反应在基片表面形成固态薄膜的一种技术。②

8、制备薄膜过程描述：制备薄膜过程描述→反应气体吸附于基体表面→在基体表面上产生的气相副产物脱离表面→留下的反应产物形成覆层③装置：气源控制部件、沉积反应室、沉积温控部件、真空排气压强控制部件。CVD系统：、一个反应器、一组气体传输系统、排气系统、工艺控制系统均匀沉淀法:①原理：在溶液中加入某种能缓慢生成沉淀剂的物质，使溶液中的沉淀均匀出现②合成路线：原料混合→加沉淀剂→沉淀反应→洗涤、脱水、防团聚→煅