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纳米颗粒-一维纳米材料

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-07热度:

纳米颗粒

纳米颗粒尺寸为纳米级,其尺寸大于原子团簇,小于通常的微粒。
纳米颗粒单位体积(或质量)的表面积比块体材料大很多,当粒子尺寸为纳米量级(1—100 nm)时,粒子将具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因而表现出许多特有的性质,在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等方面有广阔的应用前景。

纳米颗粒呈现出特殊的表面效应与体积效应,这些特性将决定着纳米颗粒最终的物理、化学性能,使其成为“物质的特殊状态”。
因此,可以定义纳米颗粒:物质颗粒的体积效应和表面效应,其中之一显著变化,或两者都显著变化的颗粒叫作纳米颗粒。

纳米颗粒与微细颗粒、原于团簇的区别不仅仅反映在尺寸方面,更重要的是其在物理与化学性质方面的显著差异。
微细颗粒一般不具有量子效应,而纳米颗粒具有量子效应;
原于团簇具有量子尺寸效应和幻数效应,而纳米颗粒一般不具有幻数效应。
这是导致三者特性差别的物理根源。

一维纳米材料

一维纳米材料称为量子线,包括碳纳米管及各种纳米线,其电子在两个维度或方向上的运动受约束,仅能在一个方向上自由运动。

1991年发现的碳纳米管是典型的一维纳米材料,如图51所示。
小ma认为,碳纳米管是由碳原子组成的层而卷成筒状后形成的管状纤维。
层面内的碳原于之间以叩2键结合,形成一系列连续的六边形,简称六圆环。
单层碳纳米管是由一层卷成筒状的碳原于六圆环组成;
而多层碳纳米管则是由多个碳原于六圆环构成的圆筒套在一起组成的,而这些圆筒之间的间距与石墨中碳原于层面间距相等,均为Q 34nm。

此外,购ima还认为,碳纳米管的弯曲和变形是由非六圆环的介入所致。
川ima给出的模型只反映了碳纳米管的基本结构,实际上,纳米管在碳原于卷层生长过程中会产生许多畸变,从而导致许多形态各异的碳纳米管的出现。
WzS纳米管是MX2(M=Mo,X=S,Se)类纳米管的一种,被称为非碳纳米管。
w2S的点阵结构是简单六方,点阵常数⑩a⑥=Q 3154nm,⑩c②=L 2362nm,其层状结构与石墨结构类似,可以仿照碳纳米管螺旋度的定义来描述和表征w2s纳米管的螺旋度和结构。

采用各种方法制备的Si纳米线和其他纳米线,其外面常常包覆Si和Si—O非晶层。
晶体具有择优生长取向,使晶核具备沿某一方向优先生长的可能并最终成为纳米线;
但非晶体没有择优生长取向,其沿任意一方向长大的可能性都是相同的。
虽然SiO⑩x②(1<⑩x⑥<2)非晶纳米线的生长机制还不清晰,但SiO⑩x②(1<⑩x②<2)非晶纳米线是在si纳米线生长过程中或生长之后被氧化而形成的,而si被氧化后形成的Si—O不可能重新结晶为晶态的Si02,因此形成的SiO⑩x②(1<⑩x⑥<2)为非晶态。

纳米颗粒-一维纳米材料第1张图

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