湖南大学《高等无机化学》课件-第四章 无机固体化学（2）－纳米材料2.pdfVIP

高等无机化学

AdvancedInorganicChemistry

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第四章无机固体化学（2）

——纳米材料的制备、结构分析

及性质表征

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第二节纳米微粒的

基本理论、性质

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一、纳米材料的基本理论

➢电子能级的不连续性

➢量子尺寸效应

➢小尺寸效应

➢表面效应

➢宏观量子隧道效应

➢库仑堵塞与量子隧穿

➢介电限域效应

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1、电子能级的不连续性

久保理论是关于金属粒子电子性质的理论。

它是由久保及其合作者提出的，以后久保和其

他研究者进一步发展了这个理论。

久保理论是针对金属超微颗粒费米面附近电

子能级状态分布而提出来的。

费米面费米面：k空间占有电子与

kFE=EF

不占有电子区域的分界面，

费米面的能量值为费米能E

F

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电子能级的不连续性AdvancedInorganicChemistry

大块材料费米面附近电子能级分布是准连续的，

而纳米材料的能级是不连续的，分立的能级。久保

及其合作者提出相邻电子能级间距和颗粒直径的关

系，提出著名的公式：

4E−1

=FV

3N

式中：N：为一个超微粒的总导电电子数；

V：为超微粒体积；EF：为费米能级。

当粒子为球形时，随粒径的减小，能级间隔增大。

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2、量子尺寸效应

当粒子尺寸下降到某一值时:

均

✓金属费米能级附近的电子能级由准连续变称

为离散能级的现象为量子