材料化学ChapterNano-materials..pptVIP

纳米墨水笔 J * Chapter10 Nanomaterials Illustration of dip-pen nanolithography, used to write nanofeatures of CdS on mica and SiOx substrates Chapter10 Nanomaterials * Field-effect transistor based on a single 1.6 nm diameter carbon nanotube Chapter10 Nanomaterials * Schematic of single NW optical experiments Chapter10 Nanomaterials * V0 VDD Carbon nanotube n-type p-type Vout Vin First single nanotube logic device – Inverter * Chapter10 Nanomaterials Nanoelectronics: device and architecture options for high-performance electronics Chapter10 Nanomaterials * 习题： 1、什么是纳米材料？纳米效应有哪几种？ 2、试讨论如何利用沉淀法制备纳米粒子。 * Chapter10 Nanomaterials * ascorbic acid:抗坏血酸 * * * * Chapter10 Nanomaterials 液相沉淀法 沉淀的生成要经历成核、生长两个阶段。这两个阶段的相对速率决定了生成粒子的大小和形状。当晶核的形成速率高，而晶核的生长速率低时，可以得到纳米分散系。 Chapter10 Nanomaterials * 液相 沉淀法 直接 沉淀法 均匀 沉淀法 共沉 淀法 成核速率 晶核生长速率 ( s为溶解度，c-s为过饱和度） (D为粒子的扩散系数,d为粒子的表面积,δ为粒子的扩散层厚度) ①假定开始时 (c-s)/s值很大，形成的晶核很多，因而(c-s)值就会迅速减小，使晶核生长速率变慢，这就有利于胶体的形成； ②当(c-s)/s值较小时，晶核形成得较少，(c-s)值也相应地降低较慢，但相对来说，晶核生长就快了，有利于大粒晶体的生成； ③如果(c-s)/s值极小，晶核的形成数目虽少，但晶核生长速率也非常慢，此时有利于纳米微粒的形成。 * Chapter10 Nanomaterials 沉淀法制备纳米材料技巧 采用低温沉淀方法 ——提高反应物过饱和度；增加了介质的粘度（影响粒子在介质中的扩散速率） 在极低浓度下完成沉淀反应 ——过饱和度足以引起大量晶核形成，但晶核的生长却受到溶液中反应物浓度的限制 在醇介质中完成沉淀反应 ——沉淀剂在醇介质中溶解度更小，过饱和度将更大； ——反应物电离度较水中要小得多，金属离子的移动速度也可能 小得多，因而晶核的生长也可能缓慢得多； ——醇的表面张力比水小得多，有利于干燥过程中减弱粒子团聚 Chapter10 Nanomaterials * 直接沉淀法 可溶性金属盐 沉淀剂（酸碱盐、气体等） 沉淀 分离洗涤 干燥或煅烧 直接沉淀反应具有非平衡特点，得到的纳米粒子粒径分布宽，容易团聚，粒子的分散性也较差。 * Chapter10 Nanomaterials 均匀沉淀法 可溶性金属盐 沉淀剂（六次甲基四胺、尿素、硫代乙酰胺、硫尿等） 沉淀 分离洗涤 干燥或煅烧 CO(NH2)2 + 2H2O === CO2 + 2NH3·H2O Mg2+ + 2NH3·H2O === Mg(OH)2 + 2NH4+ Zn2+ + 2NH3·H2O + CO2 + H2O ZnCO3·2Zn(OH)2 + 2NH4+ 均匀沉淀反应具有非平衡或接近平衡的特点，得到的纳米粒子密实、粒径小、分布宽，团聚较少。 * Chapter10 Nanomaterials 共沉淀法 沉淀剂 混合金属盐溶液 沉淀剂溶液 混合金 属盐溶液 混合金 属盐溶液 沉淀剂 顺序共沉淀 反序共沉淀 并流共沉淀 常用于制复合纳米微粒，但因沉淀有先有后而使产物粒度不均匀。 混合盐中任意金属离子来说，因沉淀剂过量，其浓度已超过溶度积Ksp，因而产物中各组分分散均匀 沉淀制备的整个过程中各离子的浓度相同，生成的粒子在组成、性质、大小、分布上差异较小。 * Chapter10 Nanomaterials 溶胶凝胶(Sol-gel)法 溶胶-凝胶技术是指金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经相应的热处理而形成氧化物或其它化合物的方法