无机纳米材料简介
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无机功能材料无机功能材料是一种具有特殊性能和功能的无机材料,常见的有金属材料、陶瓷材料、纳米材料等。
这些材料在科技领域有广泛的应用,对于推动技术进步和社会发展起着重要的作用。
金属材料是一类常见的无机功能材料,具有良好的导电性和导热性。
金属材料被广泛用于电子领域,如电路板、电线、导体等。
除此之外,金属材料还具有优良的机械性能,可以用来制造各种结构件,如工具、机械零件等。
同时,金属材料还具有较高的延展性和可塑性,可以制成各种形状和结构,满足不同使用需求。
陶瓷材料是另一类常见的无机功能材料,具有优良的绝缘性和耐高温性。
陶瓷材料常被用于制作电子器件、磁盘头、热敏电阻器等。
此外,陶瓷材料还可以用于制作装饰材料,如瓷砖、陶瓷饰品等。
由于陶瓷材料的特殊性质,其在医疗领域也有广泛的应用,如人工骨骼、人工关节等。
纳米材料是一种具有特殊结构和性质的材料,其尺寸在纳米级别。
纳米材料具有较大的比表面积和高比表面活性,使其在催化、传感、电子、光学等领域有独特的应用价值。
比如,纳米金、纳米银等纳米金属材料在催化反应中具有显著效果;纳米二氧化钛在光催化降解污染物中具有良好的性能。
此外,纳米材料还可以用于制备新型的电子器件和储能材料,如纳米传感器、纳米电池等。
除了金属材料、陶瓷材料和纳米材料外,无机功能材料还包括诸如某些多孔材料、功能玻璃、光学材料等。
这些材料在能源、环境、医药等领域有重要的应用价值。
比如,多孔材料可以用于做储氢材料、分离材料等;功能玻璃可以用于光学元件、电子显示器等。
无机功能材料的发展和应用是推动科技创新和社会进步的重要因素。
随着科学技术的不断进步,无机功能材料将在更多领域发挥作用,为人类社会的可持续发展提供支撑。
无机纳米材料的表征方法
1.形貌,电子显微镜(TEM),普通的是电子枪发射光电子,还有场发射的,分辨率和适应性更好;
2.结构,一般是需要光电电子显微镜,扫描电子显微镜不行
3.晶形,单晶衍射仪,XRD,判断纳米粒子的晶形及结晶度
4.组成,一般是红外,结合四大谱图,判断核壳组成,只作为佐证
5.性能,光-紫外,荧光;电--原子力显微镜,拉曼;磁--原子力显微镜或者专用的仪器
纳米微粒的影响因素很多:纳米微粒一般容易团聚,所以表面活性剂,自身组成,以及存放环境都会影响纳米微粒
在合成阶段,很多因素都会影响产物,时间,温度,剪切力,溶剂,滴加速度及顺序,冷却方法,甚至药品纯度,产地,批次,都会影响最终产物的形貌或者性能,在合成阶段,最好多做几次实验,验证重复性,表征阶段,千万不要刻意寻找理想形貌,尊重科学,尊重事实,一个铜网上面可能有很多形貌,说明实验还得继续。
四氧化三铁作为磁性纳米微粒,合成阶段早做烂了,主要是性能的表征,还有复合,但是国内的表征很不看好
应用主要是作为磁溶液,生物标记,缓释核,以及探伤,很多啦,多看看文献。
注意,表征的时候不要用电磁的显微镜,会对显微镜产生永久的损伤,产生不可挽回的偏差,需要用场发射或者扫描
扩展资料
纳米结构:纳米结构包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。
对纳米阵列体系的研究集中在由金属纳米微粒或半导体纳米微粒在一个绝缘的衬底上整齐排列所形成的二位体系上。
而纳米微粒与介孔固体组装体系由于微粒本身的特性,以及与界面的基体耦合所产生的一些新的效应,也使其成为了研究热点,按照其中支撑体的种类可将它划分为无机介孔复合体和高分子介孔复合体两大类,按支撑体的状态又可将它划分为有序介孔复合体和无序介孔复合体。
室内装修与绿色环保材料大全近年来,人们对环境保护的意识逐渐增强,对绿色环保材料的需求也日益增加。
室内装修作为一个与人们生活息息相关的领域,也越来越注重使用与环保相符的材料。
本文将介绍一些常见的绿色环保材料,并探讨室内装修中的应用。
一、天然木材天然木材是一种最常见的绿色环保材料,它来源于森林、种植园或回收木材,具有资源再生、环境友好的特点。
在室内装修中,可以应用于地板、墙体、家具等方面。
天然木材具有良好的质感和观感,在塑造室内空间氛围方面有独特的魅力。
二、甲醛释放符合标准的人造板材人造板材是通过木材或植物纤维为原料制成的装修材料,如刨花板、胶合板、中密度纤维板等。
然而,一些人造板材在制造过程中使用的胶水含有甲醛等有害物质,对人体健康有影响。
因此,在选择人造板材时,应选用甲醛释放符合国家标准的产品。
这类人造板材能有效减少甲醛的释放,对室内空气质量的保护起到一定的作用。
三、无机纳米材料无机纳米材料是一种新型的绿色环保材料,具有高强度、耐磨损、耐酸碱等特点。
在室内装修中,可用于室内墙面、天花板、地板等部位。
这类材料不含有机溶剂和有害物质,对人体健康无害。
同时,无机纳米材料还能吸附空气中的甲醛、苯等有害物质,改善室内空气质量,营造一个更加健康的居住环境。
四、环保涂料传统的油漆中含有大量的挥发性有机化合物(VOCs),会导致室内空气污染,对人体健康产生负面影响。
因此,选择环保涂料是室内装修中的重要环节。
环保涂料通过减少或消除有害物质的含量,在装修过程中能够减轻对室内空气的污染。
五、节水设施与器具在室内装修中,应注意选择节水设施与器具,如低流量马桶、节水龙头等。
这些产品能够减少水资源的浪费,降低室内用水的成本。
此外,还可以选择利用雨水等可再生水资源来满足非饮用水的需求,进一步实现室内装修与绿色环保的结合。
六、可再生能源利用在室内装修中,可借助太阳能、风能等可再生能源来供给照明、加热等方面的能源需求。
采用这些可再生能源,不仅能降低使用传统能源的排放量,还能减少对自然资源的消耗,实现绿色环保的目标。
材料科学中的纳米孔材料纳米孔材料是指孔径在纳米级别的材料。
由于它们的微米和纳米级孔道具有比表面积巨大、分子选择性、电化学和光学性质等特点,因此纳米孔材料具有广泛的应用前景。
本文将深入探讨材料科学中的纳米孔材料。
一、纳米孔材料的分类纳米孔材料可分为有机和无机两种类型。
有机纳米孔是由于分子自组装在分子膜表面形成的孔道。
无机纳米孔则是通过将金属、半导体或多孔材料进行表面修饰或改性后形成的。
目前应用最广泛的纳米孔材料是金属有机骨架材料(MOFs),它们由金属离子和有机配体以一定的拓扑结构排列而成。
在MOFs中,孔的大小和形状可以通过控制配体的结构来进行调节,并可以根据需要选择性地吸收或分离分子。
此外,无机纳米孔材料也有很多种类,如氧化硅、氧化锆、碳纳米管等,它们的孔径、孔型和表面性质也有所不同,可以用于许多领域。
二、纳米孔材料的制备方法纳米孔材料的合成涉及到材料化学、物理化学、材料表征等多个学科。
目前主要的制备方法包括:有机/无机气凝胶法、溶液模板法、水热法、气相沉积法、喷雾干燥法等。
其中,溶液模板法是目前制备纳米孔材料最常用的方法之一。
该方法利用具有明确定义孔径的模板材料,例如聚合物、介孔二氧化硅等,在化学反应体系中形成纳米孔道。
通过模板的去除或表面修饰,就可以获得无机或有机纳米孔材料。
三、纳米孔材料的应用领域由于纳米孔材料在比表面积、分子选择性、电化学和光学性质等方面具有独特的优势,因此已被广泛应用于许多领域。
1. 分离/纯化:纳米孔材料可以用于分离、纯化、浓缩和固定某些生物分子和无机离子,例如蛋白质、核酸、药物等。
有机纳米孔材料可用于生物识别、生物传感、药物传递等领域。
2. 催化:纳米孔材料可以作为催化剂的催化剂载体,用于有机合成和化学反应。
例如,在MOFs中,孔的大小和形状可以调节反应前体的扩散和排列,从而实现精确的催化反应。
3. 储氢/储能:纳米孔可以用于储存和输送氢气、液体燃料和电子等。
例如,MOFs 的大表面积可以增加其吸氢容量,因此可以用于氢储存。
制备无机纳米颗粒的化学法与控制技巧引言无机纳米颗粒作为一种新型材料,具有独特的物理和化学性质,在药物传递、催化剂、光学器件等领域有广泛的应用前景。
本文将介绍制备无机纳米颗粒的常用化学方法和控制技巧,以便读者更好地了解和应用这项技术。
一、化学法的分类制备无机纳米颗粒的化学法主要包括溶液法、气相法和固相法三种。
1. 溶液法溶液法是最常用的制备无机纳米颗粒的方法之一。
它主要是通过溶液中的化学反应产生的沉淀来制备颗粒。
常见的溶液法有溶胶-凝胶法、共沉淀法和水热法等。
- 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种通过水热或高温煅烧使溶剂蒸发而产生固体颗粒的方法。
其过程简单,能够制备各种复杂形状的无机纳米颗粒。
- 共沉淀法共沉淀法通过在溶液中同时加入两个或多个金属离子,使它们共同沉淀形成无机纳米颗粒。
这种方法具有制备多组分杂化颗粒的优势,可应用于合金和复合材料的制备。
- 水热法水热法是通过在高温高压条件下进行溶剂热反应来制备无机纳米颗粒的方法。
这种方法有利于控制颗粒的粒径和形貌,且可以用于制备晶体结构比较复杂的纳米颗粒。
2. 气相法气相法是一种利用金属气相还原或化学反应生成蒸汽相金属以及后续的凝聚反应来制备无机纳米颗粒的方法。
常见的气相法有气相沉积法和气相凝胶法。
- 气相沉积法气相沉积法是一种通过在气相中反应生成蒸汽相的金属,再在固体基底上沉积形成颗粒的方法。
这种方法制备的纳米颗粒形状规整,尺寸可控性较好。
- 气相凝胶法气相凝胶法主要通过在气相中生成前驱体溶胶,再利用凝胶成核和生长来制备无机纳米颗粒。
这种方法制备的纳米颗粒具有较高的纯度和比表面积。
3. 固相法固相法是一种通过固相反应合成无机纳米颗粒的方法。
常见的固相法有熔盐法、熔体法和固相热还原法等。
- 熔盐法熔盐法主要是通过高温熔融金属氯化物与金属还原剂反应生成金属纳米颗粒。
这种方法制备的纳米颗粒常为球形,尺寸较均匀。
- 熔体法熔体法是将金属材料加热至熔点,再通过凝固来制备纳米颗粒。
无机材料是什么简介无机材料是指由非生物起源的材料,以无机化合物为主要组成成分的材料。
无机材料可用于各种领域,包括建筑材料、电子材料、能源材料、环境材料等等。
本文将从无机材料的基本特性、应用领域、制备方法和发展趋势几个方面进行阐述。
特性无机材料与有机材料相比具有一些独特的特性。
首先,无机材料的化学结构稳定,可以在各种环境下保持其性能稳定性。
其次,无机材料的热稳定性好,可以在高温环境下使用。
此外,无机材料的机械强度高,可以承受较大的载荷。
另外,无机材料往往具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性能。
应用领域无机材料在各个领域都有广泛的应用。
在建筑行业中,无机材料常被用于建筑结构、装饰材料等方面。
例如,水泥是一种常见的无机材料,被广泛应用于混凝土建筑中。
在电子行业中,无机材料可用于制造电路、电池、半导体器件等。
例如,二氧化硅常被用于制造集成电路中的绝缘层。
能源领域中,无机材料可以用于制备电池材料、储能材料等。
此外,无机材料还可用于环保领域,如用于河水净化、废水处理等。
制备方法无机材料的制备方法多种多样,常见的方法包括溶液法、气相法、固相法等。
溶液法是指通过溶液中的化学反应来制备无机材料。
气相法是指通过气相中的化学反应来制备无机材料。
固相法是指直接将反应物在高温环境下进行反应,形成无机材料。
此外,还有其他一些特殊的制备方法,如熔盐法、水热法等。
发展趋势随着科技的不断发展,无机材料领域也在不断进步。
未来,随着纳米科技的发展,无机材料的性能有望进一步提升。
例如,纳米材料具有较大的比表面积,可以提高材料的催化性能和吸附性能。
此外,无机材料的制备技术也将更加精密和高效,以满足各个领域的需求。
另外,人们对无机材料的研究也将越来越深入,有望发现更多的新材料和新应用。
结论无机材料是一类非常重要的材料,在各个领域都有广泛的应用。
它们具有稳定性好、耐高温、机械强度高等特点。
无机材料的制备方法多种多样,包括溶液法、气相法、固相法等。
无机纳米材料简介
无机纳米材料是纳米材料从物质的类别来划分出的一种纳米材料。
指其组成的主体是无机物质。
无机纳米材料主要包括:纳米氧化物、纳米复合氧化物、纳米金属及合金,以及其他无机纳米材料。
一、纳米氧化物:
纳米氧化物指的是粒径达到纳米级的氧化物,比如纳米二氧化钛
(T25),纳米二氧化硅(SP30),纳米氧化锌(JE01),纳米氧化铝(L30),纳米氧化锆,纳米氧化铈,纳米氧化铁等等。
纳米氧化物的基本技术指标包含:粒径,含量,比表面积,pH, 以及一些金属成分的含量。
纳米氧化物在催化领域的应用
纳米催化剂具有表面效应,吸附特性及表面反应等特性,因此纳米催化剂在催化领域的应用十分广泛。
实际上,国际上已把纳米粒子催化剂称为第四代催化剂。
我国目前在纳米材料的研究应用水平在某些方面处于世界领先地位,已实现产业化的SiO2(如VK-SP30)、CaCO3、TiO2(如VK-T25)、ZnO等少数几个品种,这些制备出来的纳米材料在催化领域中主要用于两个方面:一是直接用作主催化剂,二是作为纳米催化剂载体制成负载型催化剂使用。
国际现在企业主要有杜邦,德固赛,国内的有杭州万景等企业生产纳米氧化物系列的产品。
2.1 石油化工催化领域
由于纳米材料颗粒的大小可以人工控制,又由于尺寸小,比表面积大,表面的键态和颗粒内部不同及表面原子配位不全等,从而导致表面的活性部位增加。
另外,随着粒径的减小,表面光滑程度变差,形成了凹凸不平的原子台阶,这样就增加了化学反应的接触面。
利用纳米微粒的高比表面积和高活性这些特性,可以显著提高催化效率。
例如,纳米Ni粉可将有机化学加氢和脱氢反应速度提高15倍;超细Pt粉、碳化钨粉是高效的加氢催化剂;在甲醛氧化制甲醇反应中,使用纳米SiO2,选择性可提高5倍,利用纳米Pt催化剂,放在TiO2担体上,通过光照,使甲醇水溶液制氢产率
提高几十倍。
在石油化工工业采用纳米催化材料,可提高反应器的效率,改善产品结构,提高产品附加值、产率和质量。
纳米稀土氧化物,如La2O3、CeO2、Sm2O3、Pr6O11等,可作为二氧化碳选择性氧化乙烷制乙烯的催化剂;纳米碳管用于合成氨催化剂有着潜在的前景,林敬东等用Ni-MgO催化甲烷法制得的纳米碳管作催化剂载体,嵌入钾催化剂,经脱氧、净化处理后,用于N2-3H2合成NH3的催化反应中,产物中合成氨的产率为5.32mL(STP)氨/h·g·cat,大大高于同条件常用催化剂的产率,而且纳米碳管表面更趋于碱性,有利于生成的氨脱附。
2.2 石油化工添加剂的应用
纳米材料在石油化工添加剂中的应用纳米材料可以作润滑油添加剂,用脂肪酸修饰的ZrO2及MoS2的纳米微粒具有非常好的润滑性及抗磨性;用分散型的氧化锑纳米微粒做成水溶胶作催化裂化金属钝化剂,挂锑效率提高20%,稳定性、磨蚀性能均得到增强。
2.3 光催化领域
纳米粒子作光催化剂有着许多优点,首先是粒径小,粒子达到表面数量多,光催化效率高;其次是纳米粒子分散在介质中具有透明性,容易运用光学手段和方法来观察界面间的电荷转移及纳米粒子光催化剂受氧化还原的影响等。
利用纳米TiO2的光催化性质来处理废水和改善环境是一种行之有效的方法,TiO2光催化剂能有效地分解室内外的有机污染物,氧化去除大气中的氮氧化物、硫化物,以及各类臭气等;在TiO2上沉积5%纳米MoS2时,苯酚分解速度与非负载型TiO2相比提高了一倍;将CdS颗粒制成纳米级,其对甲醇氧化成乙二醇的光催化活性显著提高;另外,用MoS2做光催化剂进行苯酚的光氧化时,当颗粒尺寸为4.5nm时,可利用大于450nm 的光进行反应,而用直径大于8nm的MoS2就不行。
二、纳米复合氧化物
纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相,以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性为分散相,通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中,形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系,这一体系材料称之为纳米复合材料。
复合材料由于其优良的综合性能,特别是其性能的可设计性被广泛应用于航空航天、国防、交通、体育等领域,纳米复合材料则是其中最具吸引力的部分,近年来发展很快,世界发达国家新材料发展的战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。
该研究方向主要包括纳米聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料、纳米钨铜复合材料。
在纳米聚合物基复合材料方面,主要采用同向双螺杆挤出方法分散纳米粉体,分散水平达到纳米级,得到了性能符合设计要求的纳米复合材料。
我们制备的纳米蒙脱土/PA6复合材料中,纳米蒙脱土的层间距为1.96nm,处于国内同类材料的领先水平(中国科学院为1.5~1.7nm),蒙脱土复合到尼龙基体中后完全剥离成为厚度1~1.5nm的纳米微粒,其复合材料的耐温性能、阻隔性能、抗吸水性能均非常优秀,此材料已经实现了产业化;正在开发的纳米TiO2/聚丙烯复合材料具有优良的抗菌效果,纳米TiO2粉体在聚丙烯中分散达到60nm以下,此项技术正在申报发明专利。
由于纳米聚合物复合材料的成型工艺不同于普通的聚合物,本方向还积极开展新的成型方法研究,以促进纳米复合材料产业化的进行。
碳纳米管是上个世纪九十年代初发现的一种新型的碳团簇类纤维材
料,具有许多特别优秀的性能。
我们在碳纳米管取得的研究成果主要包括:
1)大规模生产多壁碳纳米管的技术,生产出的碳纳米管的质量处于世界先进水平,生产成本也很低,为碳纳米管的工业应用创造了条件。
2)开发了制造碳纳米管为电极材料的双电层大容量电容器的技术。
3)开发了制造具有软基底定向碳纳米管膜的技术。
铜复合材料具有良好的导电导热性、低的热膨胀系数而被广泛地用作电接触材料、电子封装和热沉材料。
采用纳米粉末制备的纳米钨铜复合材料具有非常优越的物理力学性能,我们采用国际前沿的金属复合盐溶液雾化干燥还原技术成功制备了纳米钨铜复合粉体和纳米氮化钨-铜复合粉
体,目前正在加紧其产业化应用研究。
综上所述,无机纳米复合材料以其优异的性能越来越受到人们的关注,对无机纳米复合材料的研究在国内外都属于起步发展阶段,尤其在国
内,是近几年才开始对其研究的,无论是在技术上还是理论研究方面,待研究的问题还很多,具有广阔的发展空间。