影响纳米材料形貌与物相的因素

纳米材料的形貌控制

摘 要

形貌及尺寸规整可控的纳米晶体的合成是目前十分引人注目的纳米材料研究领域。制备合成中的形貌调控及其功能化是这些纳米材料能够得到应用的关键问题。研究者们希望在纳米晶的任一阶段均能实现控制并在期望的阶段停止，从而得到尺寸、形态、结构及组成确定的纳米晶体。

本文对纳米材料的基本概念、纳米材料的分类和纳米材料的合成方法以及纳米技术应用状况作了介绍，并基于晶核的生成、晶核进化为晶种以及晶种生长为晶体三个阶段，论述了各种在纳米材料的合成过程中，从热力学和动力学方面如何调控晶体形貌。探索纳米粒子的调控合成对于纳米材料的规模化生产及应用具有重要的理论价值和指导意义。

关键词：纳米材料，晶核，晶种，形貌控制

目 录

1 前言 ........................................................................................................................................ 1 2 纳米材料的简介 .......................................................

二、影响纳米材料光催化活性的因素。

1、半导体的能带位置

半导体的带隙宽度决定了催化剂的光学吸收性能。半导体的光学吸收阈值λg与Eg有关，其关系式为：λg=1240/Eg。半导体的能带位置和被吸附物质的氧化还原电势，从本质上决定了半导体光催化反应的能力。热力学允许的光催化氧化还原反应要求受体电势比半导体导带电势低（更正）；而给体电势比半导体价带电势高（更负）。导带与价带的氧化还原电位对光催化活性具有更重要的影响。通常价带顶VBT越正，空穴的氧化能力越强，导带底CBB越负，电子的还原能力越强。价带或导带的离域性越好，光生电子或空穴的迁移能力越强，越有利于发生氧化还原反应。对于用于光解水的光催化剂，导带底位置必须比

H+/H2O(-0.41eV)的氧化还原势负，才能产生H2，价带顶必须比O2/H2O(+0.82eV)的氧化还原势正，才能产生O2,。因此发生光解水必须具有合适的导带和价带位置，而且考虑到超电压的存在，半导体禁带宽度Eg应至少大于1.8eV。目前常被用作催化剂的半导体大多数具有较大的禁带宽度，这使得电子-空穴具有较强的氧化还原能力。

2、光生电子和空穴的分离和捕获

光激发产生的电子和空穴可经历多种变化途径，其中最主要的是分离和复合两个相互竞争的

影响聚合物实际强度的因素总结

1、 高分子本身结构的影响

极性基团或氢键作用，聚合物强度增强。

表：不同分子间作用力聚合物的拉伸强度比较 聚合物 分子间作用力 拉伸强度 低压聚乙烯 —— 15—16Mpa 聚氯乙烯 偶极力 50Mpa 尼龙610 氢键 60Mpa 尼龙66 氢键（分布密度较大） 80Mpa 极性基团或氢键的密度愈大，则强度愈高。但极性基团过密或取代基团过大，阻碍着链段的运动，不能实现强迫高弹态形变，表现为脆性断裂，因此拉伸强度虽然大了，但材料变脆。

主链上含有芳杂环聚合物，其强度和模量都比脂肪族主链的高，如含有两个苯环结构的双酚A与碳酸酯聚合的PC材料，抗冲击能力和脂肪族的聚碳酸酯相比明显增强。因此新型的工程塑料大都是主链含芳杂环。

分子链支化程度增加，分子之间的距离增加，分子间的作用力减小，聚合物的拉伸强度会降低，但冲击强度会提高。

适度的交联，使分子链不易发生相对滑移，从而不易发生大的形变，强度增高。但是交联过程中往往会使聚合物结晶度下降，取向困难，因而过分的交联并不是总是有利的。

分子量对拉伸强度和冲击强度也有一些影响，拉伸强度和冲击强度都随着分子量的增大而提高，但是分子量增大到一

外源化学物毒性作用的影响因素

【内容】

化学物因素：化学结构、理化性质，不纯物和化 学物的稳定性 机体因素：物种、个体间遗传学差异，基因多态 性，环境基因组计划，个体因素对毒性易感性的 影响 环境因素：温度、气湿、气压

外源化学物或其代谢产物必须以具有生物 学活性的形式到达靶器官、靶细胞，达到 有效的剂量、浓度，持续足够时间，并与 靶分子相互作用，或改变其微环境，才能 够造成毒性作用。

了解影响毒作用因素的意义1.在评价化学物毒性时，可设法加以控制以 避免其干扰，使实验结果更准确，重现性 更好； 2.人类接触化学物时，这些因素并不能控 制， 因此，以动物实验结果外推人时，特别在 制订预防措施时，都应予以注意。

化学物因素化 理 学 化 结 特 构 性

不 纯 物 含 量 化学物的稳定性

一、环境化学物的结构和性质(一)化学结构与毒性：构效关系研究

★ 影响其毒作用的性质 ★ 影响毒作用的大小

1. 化学结构与毒作用性质苯：麻醉作用、抑制造血机能； 甲基苯、二甲基苯：对造血机能抑制作用不明显； 苯胺、硝基苯：形成高铁血红蛋白、肝脏毒性。 多环芳香烃： 三环以下的无致癌活性； 五环的具有明显致癌活性； 七环以上的母体化合物无致癌活性

2. 化学结构与毒性大小a

外源化学物毒性作用的影响因素

【内容】

化学物因素：化学结构、理化性质，不纯物和化 学物的稳定性 机体因素：物种、个体间遗传学差异，基因多态 性，环境基因组计划，个体因素对毒性易感性的 影响 环境因素：温度、气湿、气压

外源化学物或其代谢产物必须以具有生物 学活性的形式到达靶器官、靶细胞，达到 有效的剂量、浓度，持续足够时间，并与 靶分子相互作用，或改变其微环境，才能 够造成毒性作用。

了解影响毒作用因素的意义1.在评价化学物毒性时，可设法加以控制以 避免其干扰，使实验结果更准确，重现性 更好； 2.人类接触化学物时，这些因素并不能控 制， 因此，以动物实验结果外推人时，特别在 制订预防措施时，都应予以注意。

化学物因素化 理 学 化 结 特 构 性

不 纯 物 含 量 化学物的稳定性

一、环境化学物的结构和性质(一)化学结构与毒性：构效关系研究

★ 影响其毒作用的性质 ★ 影响毒作用的大小

1. 化学结构与毒作用性质苯：麻醉作用、抑制造血机能； 甲基苯、二甲基苯：对造血机能抑制作用不明显； 苯胺、硝基苯：形成高铁血红蛋白、肝脏毒性。 多环芳香烃： 三环以下的无致癌活性； 五环的具有明显致癌活性； 七环以上的母体化合物无致癌活性

2. 化学结构与毒性大小a

本文从聚合物/无机物纳米复合材料的类型、各种制备方法及原理、优异性能及应用等方面,总结了聚合物/无机物纳米复合材料的研究进展。

聚合物/无机物纳米复合材料

张凌燕 牛艳萍

（武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉，430070）

E-mail：或niuyanping2004@

摘 要：本文从聚合物/无机物纳米复合材料的类型、各种制备方法及原理、优异性能及应用等方面，总结了聚合物/无机物纳米复合材料的研究进展。

关键词：聚合物/无机物纳米复合材料；增韧；表面改性

1 前 言

纳米材料是指材料二相显微结构中至少有一相的一维尺度达到纳米级尺寸（100nm以下）的材料。纳米复合材料是指2种或2种以上的吉布斯固相至少在一个方向以纳米级大小（1～100nm）复合而成的复合材料[1]。聚合物/无机物纳米复合材料（简称OINC）是以聚合物为基体（连续相）、无机物以纳米尺度（小于100nm）分散于基体中的新型高分子复合材料[2]。按照无机物纳米粒子形态结构，OINC可分为聚合物/无机粒子纳米复合材料、聚合物/无机纤维纳米复合材料、聚合物/片层状无机物纳米复合材料。用于制备OINC的无机物包括：粘土类如滑石粉、蒙脱土、云母、水辉石等，陶瓷如SiO2、TiO2、Al2O3、

项目名称： 纳米材料与纳米技术在水污染物检测与

起止年限：依托部门：治理中的应用基础研究

逯乐慧 中国科学院长春应用化学研究

所

2010年1月-2014年8月 中国科学院

首席科学家：

一、研究内容

本项目的主要研究内容包括： 1． 纳米材料的设计及制备

(1)针对特定水污染物检测设计相应纳米结构材料 从水中污染物检测的特殊需求出发考虑材料设计

1）针对低浓度重金属污染物，设计半导体纳米线、金属纳米簇、金属纳米粒子、半导体、氧化物纳米粒子以及它们的复合纳米材料；基于DNA或有机配体与特定金属污染物的相互作用特点，设计无机/有机杂化纳米材料。依据在痕量重金属污染物存在下，纳米体系的颜色、光谱强度(如荧光、紫外、拉曼等)、电化学信号等变化实现重金属污染物检测的目的；结合磁性纳米粒子的富集作用实现痕量污染物的超灵敏检测。

2）针对水中其它无机和低浓度有机污染物，结合表面增强拉曼光谱、荧光光谱、紫外吸收等谱学与电化学等手段，设计金属纳米材料及发光纳米材料等。依据在痕量有机污染物存在下，纳米体系颜色、拉曼光谱峰位及强度、荧光和紫外吸收光谱强度、电化学信号等变化检测低浓度有机污染物。

3）针对水体中有机污染物总量的测定，扩展新颖光催化材料TiO2的制

项目名称： 纳米材料与纳米技术在水污染物检测与

起止年限：依托部门：治理中的应用基础研究

逯乐慧 中国科学院长春应用化学研究

所

2010年1月-2014年8月 中国科学院

首席科学家：

一、研究内容

本项目的主要研究内容包括： 1． 纳米材料的设计及制备

(1)针对特定水污染物检测设计相应纳米结构材料 从水中污染物检测的特殊需求出发考虑材料设计

1）针对低浓度重金属污染物，设计半导体纳米线、金属纳米簇、金属纳米粒子、半导体、氧化物纳米粒子以及它们的复合纳米材料；基于DNA或有机配体与特定金属污染物的相互作用特点，设计无机/有机杂化纳米材料。依据在痕量重金属污染物存在下，纳米体系的颜色、光谱强度(如荧光、紫外、拉曼等)、电化学信号等变化实现重金属污染物检测的目的；结合磁性纳米粒子的富集作用实现痕量污染物的超灵敏检测。

2）针对水中其它无机和低浓度有机污染物，结合表面增强拉曼光谱、荧光光谱、紫外吸收等谱学与电化学等手段，设计金属纳米材料及发光纳米材料等。依据在痕量有机污染物存在下，纳米体系颜色、拉曼光谱峰位及强度、荧光和紫外吸收光谱强度、电化学信号等变化检测低浓度有机污染物。

3）针对水体中有机污染物总量的测定，扩展新颖光催化材料TiO2的制

碳源流量对PECVD制备碳纳米管形貌的影响

王 苗

（渭南师范学院 物理与电气工程学院；陕西 渭南 714000）

摘 要：碳纳米管制备是对碳纳米管结构性能研究以及应用研究的基础。采用等离子体增强化学沉积法

（pecvd）改变碳源气体流量，制备碳纳米管薄膜，使用扫描电镜，透射电镜，拉曼光谱仪分别对其表征，经对实验数据理论分析后得出：若控制其它实验参数不变，只改变碳源气体流量，获得整齐排列，定向性好，管径均匀，杂质少的碳纳米管的最佳流量为30sccm。

关 键 词：碳纳米管（CNTs）；等离子增强化学沉淀（PECVD）；扫描电镜（SEM）；透射电镜（TEM）；

拉曼光谱（Raman）

目录

绪论 ....................................................................... 1 一、碳纳米管简介 ........................................................... 1 1.1碳纳米管的发现 .......................................................... 1 1.2 碳纳米管

金属基复合材料性能的影响因素

摘要：金属基复合材料具有高比强度、高比模量、低热膨胀系数等优点，近年来发展非常迅速。但其性能一致性差的问题制约了其应用，因此复合材料的性能设计受到了普遍的关注。本文综述了基体、增强体、基体与增强体相容性、工艺、界面等因素对金属基复合材料性能的影响。

关键词：金属基复合材料 性能 影响因素 设计

1 引言

金属基复合材料被誉为21世纪的材料, 它兼有金属的塑性和韧性，以及其它材料如陶瓷的高强度和高刚度，而且比重小，因此具有较高的比强度、比刚度和更好的热稳定性、耐磨性以及尺寸稳定性等优点，从而在机械、汽车、航空航天、兵器、电子等许多领域得到了应用[1~3]。

尽管金属基复合材料在过去的30年里在世界范围内得到了广泛的研究和发展，但是还没有在工业上得到广泛的应用，其原因主要在于它的成本高、性能低于期望值、相对较低的稳定性和大的性能波动、不可回收利用、环境污染等几个障碍[4~5]。目前在国内发展复合材料，关键是要实现低成本、高性能、一致性好、稳定的制备技术和根据力学原理以及使用者的期望设计出令用户满意的性价比的材料。这就涉及到复合材料的设计问题，而性能决定了复合材料在工程上的应用，所以性能的影响因素一直是研究的热点。但是