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1.什么是纳米材料？其内涵是什么？（从零、一、二、三维考虑）2.纳米材料的四大效应是什么？对每一效应举例说明。
3.纳米材料的常用的表征方法有哪些？4.用来直接观察材料形态的SEM、TEM、AFM对所测定的样品有哪些特定要求？从它们的图像中能够得到哪些基本信息？5.纳米颗粒的高表面活性有何优缺点？如何利用？6.在纳米颗粒的气相合成中涉及到哪些基本环节？气相合成大致可分为哪四种？气相成核理论的机制有哪两种？7.溶胶-凝胶法制备纳米颗粒的基本过程是怎样的？8.用溶胶-凝胶技术结合碳纳米管的生长机理，可获得密度不同的碳纳米管阵列（也叫纳米森林），简要阐述其主要步骤及如何控制碳纳米管的分布密度？9.改变条件可制备不同晶粒大小的二氧化钛，下图分别为两种晶粒尺寸不同的二氧化钛的XRD图与比表面积数据。
请用Scherrer 方程、BET比表面积分别估算这两种二氧化钛的晶粒尺寸（XRD测试时所用的 = 1.5406Å，锐钛矿相二氧化钛的密度是3.84 g/cm3）（默写出公式并根据图中的数据来计算）。
10.氧化物或者氮化物纳米材料具有许多特殊的功能，请以一种氧化物或者氮化物为例，举出其三种主要的制备方法（用到的原料、反应介质、主要的表征手段）、主要用途（与纳米效应有关的用途）、并介绍这种物质的至少两种晶相。
11.举出五种碳的纳米材料，阐述其一维材料与二维材料的结构特点、用途。
12.简述纳米材料的力学性能、热学性能与光学性能有怎样的变化？13.什么叫化学气相沉积法，它与外场结合又可衍生出哪些方法？简述VLS机制。
14.纳米半导体颗粒具有光催化性能的主要原因是什么？光催化有哪些具体应用15.利用机械球磨法制备纳米颗粒的主要机制是什么？有何优、缺点？16 何为“自催化VLS生长”？怎样利用自催化VLS生长实现纳米线的掺杂？17.液相合成金属纳米线，加入包络剂(capping reagent)的作用是什么？18.何为纳米材料的模板法合成？它由哪些优点？合成一维纳米材料的模板有哪些？19.试结合工艺流程图分别说明氧化铝模板的制备过程以及氧化铝模板合成纳米线阵列的过程20.从力学特性、电学特性和化学特性来阐述碳纳米管的性质，它有哪些主要的应用前景？21.如何提高传统光刻技术中曝光系统的分辩率？22.试比较电子束刻蚀和离子束刻蚀技术的异同点和优缺点。
1. 纳米材料是指至少有一维尺寸在多少纳米以下的材料？A. 100纳米B. 1000纳米C. 10纳米D. 1纳米2. 纳米技术最早是由谁提出的？A. 理查德·费曼B. 阿尔伯特·爱因斯坦C. 尼古拉·特斯拉D. 斯蒂芬·霍金3. 纳米材料的特性主要由什么决定？A. 材料的大小B. 材料的形状C. 材料的表面效应D. 材料的颜色4. 下列哪项不是纳米材料的特性？A. 量子效应B. 表面效应C. 体积效应D. 尺寸效应5. 纳米材料在医学领域的应用不包括以下哪项？A. 药物输送B. 肿瘤治疗C. 食品加工D. 生物成像6. 纳米材料在电子学中的应用主要体现在哪些方面？A. 传感器B. 电池C. 显示器D. 以上都是7. 纳米材料的环境应用不包括以下哪项？A. 水处理B. 空气净化C. 土壤修复D. 食品包装8. 纳米材料的安全性问题主要涉及哪些方面？A. 生物毒性B. 环境影响C. 职业健康D. 以上都是9. 纳米材料的制备方法不包括以下哪项？A. 化学气相沉积B. 物理气相沉积C. 生物合成D. 机械加工10. 纳米材料的质量控制主要关注哪些方面？A. 尺寸分布B. 纯度C. 形态D. 以上都是11. 纳米材料的管理技术不包括以下哪项？A. 库存管理B. 风险评估C. 性能测试D. 市场营销12. 纳米材料的供应链管理主要涉及哪些方面？A. 供应商选择B. 物流管理C. 信息流管理D. 以上都是13. 纳米材料的法律法规不包括以下哪项？A. 安全标准B. 环境标准C. 质量标准D. 价格标准14. 纳米材料的国际标准主要由哪个组织制定？A. ISOB. IECC. IEEED. ASTM15. 纳米材料的知识产权保护主要涉及哪些方面？A. 专利B. 商标C. 版权D. 商业秘密16. 纳米材料的研发趋势不包括以下哪项？A. 多功能化B. 智能化C. 大规模化D. 个性化17. 纳米材料的未来应用前景不包括以下哪项？A. 能源领域B. 交通领域C. 农业领域D. 娱乐领域18. 纳米材料的可持续发展策略不包括以下哪项？A. 资源节约B. 环境友好C. 经济效益D. 社会效益19. 纳米材料的伦理问题不包括以下哪项？A. 人类健康B. 动物福利C. 环境影响D. 经济利益20. 纳米材料的国际合作不包括以下哪项？A. 技术交流B. 资源共享C. 市场竞争D. 政策协调21. 纳米材料的创新模式不包括以下哪项？A. 开放式创新B. 闭环创新C. 跨界创新D. 自主创新22. 纳米材料的商业模式不包括以下哪项？A. 产品销售B. 技术服务C. 知识付费D. 资源开采23. 纳米材料的市场分析不包括以下哪项？A. 需求分析B. 竞争分析C. 风险分析D. 政治分析24. 纳米材料的战略规划不包括以下哪项？A. 目标设定B. 资源配置C. 风险管理D. 市场推广25. 纳米材料的组织结构不包括以下哪项？A. 研发部门B. 生产部门C. 销售部门D. 政治部门26. 纳米材料的人力资源管理不包括以下哪项？A. 招聘B. 培训C. 考核D. 政治审查27. 纳米材料的资金管理不包括以下哪项？A. 预算编制B. 资金筹集C. 资金使用D. 政治捐赠28. 纳米材料的信息管理不包括以下哪项？A. 数据收集B. 数据分析C. 数据存储D. 政治宣传29. 纳米材料的设备管理不包括以下哪项？A. 采购B. 维护C. 更新D. 政治审查30. 纳米材料的文档管理不包括以下哪项？A. 文件编制B. 文件归档C. 文件检索D. 政治审查31. 纳米材料的项目管理不包括以下哪项？A. 项目规划B. 项目执行C. 项目监控D. 政治审查32. 纳米材料的合同管理不包括以下哪项？A. 合同签订B. 合同履行C. 合同变更D. 政治审查33. 纳米材料的客户管理不包括以下哪项？A. 客户关系B. 客户服务C. 客户反馈D. 政治审查34. 纳米材料的供应商管理不包括以下哪项？A. 供应商选择B. 供应商评估C. 供应商合作D. 政治审查35. 纳米材料的库存管理不包括以下哪项？A. 库存控制B. 库存优化C. 库存盘点D. 政治审查36. 纳米材料的物流管理不包括以下哪项？A. 运输管理B. 仓储管理C. 配送管理D. 政治审查37. 纳米材料的质量管理不包括以下哪项？A. 质量控制B. 质量保证C. 质量改进D. 政治审查38. 纳米材料的风险管理不包括以下哪项？A. 风险识别B. 风险评估C. 风险控制D. 政治审查39. 纳米材料的合规管理不包括以下哪项？A. 法律法规遵守B. 行业标准遵守C. 国际标准遵守D. 政治审查40. 纳米材料的环境管理不包括以下哪项？A. 环境影响评估B. 环境监测C. 环境治理D. 政治审查41. 纳米材料的安全管理不包括以下哪项？A. 安全培训B. 安全检查C. 安全应急D. 政治审查42. 纳米材料的健康管理不包括以下哪项？A. 健康监测B. 健康促进C. 健康干预D. 政治审查43. 纳米材料的职业管理不包括以下哪项？A. 职业规划B. 职业发展C. 职业培训D. 政治审查44. 纳米材料的知识管理不包括以下哪项？A. 知识收集B. 知识共享C. 知识创新D. 政治审查45. 纳米材料的创新管理不包括以下哪项？A. 创新激励B. 创新评估C. 创新实施D. 政治审查46. 纳米材料的战略管理不包括以下哪项？A. 战略制定B. 战略执行C. 战略评估D. 政治审查47. 纳米材料的组织管理不包括以下哪项？A. 组织设计B. 组织变革C. 组织文化D. 政治审查48. 纳米材料的人力管理不包括以下哪项？A. 人才招聘B. 人才培训C. 人才激励D. 政治审查49. 纳米材料的资金管理不包括以下哪项？A. 资金筹集B. 资金使用C. 资金监控D. 政治审查50. 纳米材料的信息管理不包括以下哪项？A. 信息收集B. 信息分析C. 信息存储D. 政治审查51. 纳米材料的设备管理不包括以下哪项？A. 设备采购B. 设备维护C. 设备更新D. 政治审查52. 纳米材料的文档管理不包括以下哪项？A. 文档编制B. 文档归档C. 文档检索D. 政治审查53. 纳米材料的项目管理不包括以下哪项？A. 项目规划B. 项目执行C. 项目监控D. 政治审查54. 纳米材料的合同管理不包括以下哪项？A. 合同签订B. 合同履行C. 合同变更D. 政治审查55. 纳米材料的客户管理不包括以下哪项？A. 客户关系B. 客户服务C. 客户反馈D. 政治审查56. 纳米材料的供应商管理不包括以下哪项？A. 供应商选择B. 供应商评估C. 供应商合作D. 政治审查57. 纳米材料的库存管理不包括以下哪项？A. 库存控制B. 库存优化C. 库存盘点D. 政治审查58. 纳米材料的物流管理不包括以下哪项？A. 运输管理B. 仓储管理C. 配送管理D. 政治审查59. 纳米材料的质量管理不包括以下哪项？A. 质量控制B. 质量保证C. 质量改进D. 政治审查60. 纳米材料的风险管理不包括以下哪项？A. 风险识别B. 风险评估C. 风险控制D. 政治审查61. 纳米材料的合规管理不包括以下哪项？A. 法律法规遵守B. 行业标准遵守C. 国际标准遵守D. 政治审查62. 纳米材料的环境管理不包括以下哪项？A. 环境影响评估B. 环境监测C. 环境治理D. 政治审查63. 纳米材料的安全管理不包括以下哪项？A. 安全培训B. 安全检查C. 安全应急D. 政治审查64. 纳米材料的健康管理不包括以下哪项？A. 健康监测B. 健康促进C. 健康干预D. 政治审查答案1. A2. A3. C4. C5. C6. D7. D8. D9. D10. D11. D12. D13. D14. A15. A16. C17. D18. D19. D20. C21. B22. D23. D24. D25. D26. D27. D28. D29. D30. D31. D32. D33. D34. D35. D36. D37. D38. D39. D40. D41. D42. D43. D44. D45. D46. D47. D48. D49. D50. D51. D52. D53. D54. D55. D56. D57. D58. D59. D60. D61. D62. D63. D64. D。
纳米材料复习题1、简单论述纳米材料的定义与分类。
2、什么是原子团簇? 谈谈它的分类。
3、通过Raman 光谱中任何鉴别单壁和多臂碳纳米管? 如何计算单壁碳纳米管直径?4、论述碳纳米管的生长机理（图）。
答：碳纳米管的生长机理包括V-L-S机理、表面（六元环）生长机理。
（1）V-L-S机理：金属和碳原子形成液滴合金，当碳原子在液滴中达到饱和后开始析出来形成纳米碳管。
根据催化剂在反应过程中的位置将其分为顶端生长机理、根部生长机理。
①顶端生长机理：在碳纳米管顶部，催化剂微粒没有被碳覆盖的的部分，吸附并催化裂解碳氢分子而产生碳原子，碳原子在催化剂表面扩散或穿过催化剂进入碳纳米管与催化剂接触的开口处，实现碳纳米管的生长，在碳纳米管的生长过程中，催化剂始终在碳纳米管的顶端，随着碳纳米管的生长而迁移；②根部生长机理：碳原子从碳管的底部扩散进入石墨层网络，挤压而形成碳纳米管，底部生长机理最主要的特征是：碳管一末端与催化剂微粒相连，另一端是不含有金属微粒的封闭端；（2）表面（六元环）生长机理：碳原子直接在催化剂的表面生长形成碳管，不形成合金。
①表面扩散机理：用苯环坐原料来生长碳纳米管，如果苯环进入催化剂内部，会被分解而产生碳氢化合物和氢气同时副产物的检测结果为只有氢气而没有碳氢化化物。
说明苯环没有进入催化剂液滴内部，而只是在催化剂表面脱氢生长，也符合“帽式”生长机理。
5、论述气相和溶液法生长纳米线的生长机理。
（1）气相法反应机理包括：V-L-S机理、V-S机理、碳纳米管模板法、金属原位生长。
①V-L-S机理：反应物在高温下蒸发，在温度降低时与催化剂形成低共熔液滴，小液滴相互聚合形成大液滴，并且共熔体液滴在端部不断吸收粒子和小的液滴，最后由于微粒的过饱和而凝固形成纳米线。
②V-S机理：首先沉底经过处理，在其表面形成许多纳米尺度的凹坑蚀丘，这些凹坑蚀丘为纳米丝提供了成核位置，并且它的尺寸限定了纳米丝的临界成核直径，从而使生长的丝为纳米级。
纳米材料科学考试试题及答案考试题目：一、选择题1. 下列哪个不属于纳米材料的特征？A. 尺寸范围在纳米级别B. 具有特殊的物理、化学性质C. 可在常规材料制备工艺中得到D. 表面积较大，因而具有特殊功能2. 纳米颗粒的尺寸范围约为：A. 0.1 - 1 微米B. 1 - 10 纳米C. 10 - 100 纳米D. 100 - 1000 纳米3. 纳米材料的制备方法中，溶胶-凝胶法属于：A. 物理方法B. 化学方法C. 机械方法D. 生物方法4. 下列哪种材料能被应用于纳米技术中的磁性材料？A. 铁B. 铝C. 铜D. 锌5. 纳米材料最主要的应用领域是：A. 电子技术B. 化学工业C. 生物医学D. 机械制造二、简答题1. 简述纳米材料的特殊性质，并举例说明。
2. 请简要介绍纳米材料的常见制备方法，并比较它们的优缺点。
3. 纳米颗粒在生物医学领域的应用有哪些？请列举几个例子。
4. 简述纳米材料在环境保护方面的应用，并说明其优势。
5. 纳米技术对能源领域有何贡献？举例说明。
答案：一、选择题1. C2. C3. B4. A5. A二、简答题1. 纳米材料的特殊性质包括量子尺寸效应、表面效应和量子限域效应等。
以金属纳米颗粒为例，由于尺寸效应，金属纳米颗粒的电子结构将发生改变，使其具有独特的光电性能。
此外，纳米材料的超高比表面积也使其具有更强的催化活性和吸附能力。
2. 常见的纳米材料制备方法包括溶胶-凝胶法、磁控溅射法、气相沉积法和水热合成法等。
溶胶-凝胶法通过溶解金属盐和聚合物等原料，形成胶体溶胶后进行凝胶，最后通过热处理得到纳米材料。
这种方法制备简单，可以得到形态多样的纳米材料。
然而，其过程中可能存在副产物和长周期振荡等问题。
其他方法各有其特点，如磁控溅射法可以得到纯净的纳米薄膜，但设备复杂且制备速度较慢。
3. 纳米颗粒在生物医学领域的应用有诊断、治疗和药物传递等方面。
例如，纳米粒子可以用作医学影像的对比剂，通过控制纳米颗粒的大小和表面修饰，可以实现针对性的细胞成像。
1、（1）纳米材料：是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由他们作为基本单元构成的材料。
按形状，纳米材料可以分为：原子团簇、纳米颗粒和粉体、纳米管、纳米线、纳米带、纳米片、纳米薄膜、介孔等。
（2）纳米科技：在纳米尺度（l~100纳米）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。
是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术结合的产物。
纳米科技的主要研究内容创造和制备优异性能的纳米材料、制备各种纳米器件和装置、探测和分析纳米区域的性质和现象。
（1）纳米电子学（2）纳米物理学（3）纳米化学（4）纳米生物学（5）纳米加工学（6）纳米计量学2、吸收光谱蓝移的原因：（1）量子尺寸效应：即颗粒尺寸下降导致能隙变宽，从而导致光吸收带移向短波方向。
Ball 等的普适性解释是：已被电子占据的分子轨道能级(HOMO)与未被电子占据的分子轨道能级之间的宽度（能隙）随颗粒直径的减小而增大，从而导致蓝移现象。
这种解释对半导体和绝缘体均适用。
（2）由于纳米微粒颗粒小，大的表面张力使晶格畸变，晶格常数变小，对纳米氧化物和氮化物小粒子研究表明第一邻近和第二邻近的距离变短，键长的缩短导致纳米微粒的键本征振动频率增大，结果使光吸收带移向了高波数。
3、纳米印刷摒弃了传统感光成像思路，无需暗箱操作而且制版流程简单，不仅消除了环境的污染同时大大降低了成本，并且使图文质量大幅提高。
该技术吸纳了纳米技术、精细加工技术、接触印刷技术、界面科学及新材料等众多科学技术之精华，并深入研究才开发出来的。
所谓纳米图像印刷技术，说到底是一种新型的压印转印技术，它将被广泛用于纳米凹凸图形的加工制作。
纳米图像印刷技术就是将具有纳米凹凸图像的模具作“印版”，用预先涂有聚合物涂层的硅片或玻璃片等作基板（被印物），在相应的设备和器具配合下，通过精确压印并定型以后，再把模具与基板分离开来。
1.纳米材料：答：纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
2. 纤维素纤维：答：即植物纤维，它是植物失去生长机能的细胞，其组成的主要成分是葡萄糖大分子链构成的纤维素，分子式为(C6H10O5)n，而其他纤维不属于此类。
3.纳米技术：答：是指1nm～100nm尺寸内的研究物质（包括原子、分子操纵）的结构、特性和相互作用，以及其应用的多学科交叉的科学技术。
4. 涂料：答：涂布于物体表面，在一定的条件下能形成薄膜而起到保护装潢或其他特殊功能（绝缘、防锈、防霉、耐热）的物质。
5. 橡胶：答：提取橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料，高弹性的高分子化合物。
1.纳米材料的化学制备方法有哪些？答：水热法，包括水热沉淀、合成、分解和结晶法；水解法，包括溶胶-凝胶法、溶剂挥发分解法、乳胶法和蒸发分离法等。
2.涂料的分类答：（1）按涂料的形态可分为水性涂料、溶剂性涂料、粉末涂料、高固体分涂料等；（2）按施工方法可分为刷涂涂料、喷涂涂料、辊涂涂料、浸涂涂料、电泳涂料等；（3）按施工工序可分为底漆、中涂、漆（二道底漆）、面漆、罩光漆等；（4）按功能可分为装饰涂料、防腐涂料、导电涂料、防锈涂料、耐高温涂料、示温涂料、隔热涂料等（5）按用途可分为建筑涂料、罐头涂料、汽车涂料、飞机涂料、家电涂料、木器涂料、桥梁涂料、塑料涂料、纸张涂料等。
（6）家用油漆可分为内墙涂料、外墙涂料、木器漆、金属用漆、地坪漆。
3. 纳米材料的五大效应是什么？答：体积效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应4.列举几类天然纤维，并说明其主要化学成分？答：(一)植物纤维：由植物的种籽、果实、茎、叶等处得到的纤维。
从植物韧皮得到的纤维如亚麻、黄麻、罗布麻等；从植物叶上得到的纤维如剑麻、蕉麻等。
纳米材料和纳米结构1.纳米微粒尺寸的评估在进行纳米微粒尺寸的评估之前，首先说明如下几个基本概念:（1）关于颗粒及颗粒度的概念（i）晶粒：是指单晶颗粒，即颗粒内为单相，无晶界。
（ii）一次颗粒:是指含有低气孔率的一种独立的粒子，颗粒内部可以有界面,例如相界、晶界等。
（iii）团聚体：是由一次颗粒通过表面力或固体桥键作用形成的更大的颗粒.团聚体内含有相互连接的气孔网络.团聚体可分为硬团聚体和软团聚体两种.团聚体的形成过程使体系能量下降。
（iv）二次颗粒：是指人为制造的粉料团聚粒子。
例如制备陶瓷的工艺过程中所指的“造粒”就是制造二次颗粒。
纳米粒子一般指一次颗粒，它的结构可以是晶态、非晶态和准晶,可以是单相、多相结构。
只有一次颗粒为单晶时，微粒的粒径才与晶粒尺寸（晶粒度）相同。
（2)颗粒尺寸的定义对球形颗粒来说，颗粒尺寸（粒径）是指其直径.对不规则颗粒，尺寸的定义常为等当直径，如体积等当直径、投影面积直径等.粒径评估的方法很多，这里仅介绍几种常用的方法。
A 透射电镜观察法用透射电镜可观察纳米粒子平均直径或粒径的分布。
该方法是一种颗粒度观察测定的绝对方法，因而具有可靠性和直观性。
首先将那米粉制成的悬浮液滴在带有碳膜的电镜用Cu网上,待悬浮液中的载液（例如乙醇）挥发后，放入电镜样品台,尽量多拍摄有代表性的电镜像，然后由这些照片来测量粒径。
测量方法有以下几种：（i）交叉法:用尺或金相显微镜中的标尺任意的测量约600颗粒的交叉长度，然后将交叉长度的算术平均值乘上一统一因子（1。
56）来获得平均粒径；(ii）测量约100个颗粒中每个颗粒的最大交叉长度,颗粒粒径为这些交叉长度的算术平均值.（iii)求出颗粒的粒径或等当半径，画出粒径与不同粒径下的微粒数的分布图，将分布曲线中峰值对应的颗粒尺寸作为平均粒径。
用这种方法往往测得的颗粒粒径是团聚体的粒径,这是因为在制备超微粒子的电镜观察样品时，首先需用超声波分散法，使超微粉分散在载液中,有时候很难使它们全部分散成一次颗粒，特别是纳米粒子很难分散，结果在样品Cu网上往往存在一些团聚体，在观察时容易把团聚体误认为是一次颗粒。
纳米材料与技术基础知识单选题100道及答案解析1. 纳米材料的尺度范围通常是（）A. 1-100 纳米B. 1-1000 纳米C. 10-100 纳米D. 10-1000 纳米答案：A解析：纳米材料的尺度范围通常是 1 - 100 纳米。
2. 下列不属于纳米材料特性的是（）A. 量子尺寸效应B. 表面效应C. 宏观量子隧道效应D. 超导效应答案：D解析：超导效应不是纳米材料特有的特性。
3. 纳米技术在以下哪个领域应用最广泛（）A. 医疗B. 电子C. 能源D. 以上都是答案：D解析：纳米技术在医疗、电子、能源等众多领域都有广泛的应用。
4. 纳米颗粒的制备方法不包括（）A. 物理气相沉积法B. 化学气相沉积法C. 溶胶- 凝胶法D. 电解精炼法答案：D解析：电解精炼法通常不是用于制备纳米颗粒的方法。
5. 以下哪种材料不属于纳米复合材料（）A. 聚合物/纳米黏土复合材料B. 金属/陶瓷纳米复合材料C. 纯金属材料D. 碳纳米管增强复合材料答案：C解析：纯金属材料一般不属于纳米复合材料的范畴。
6. 纳米材料的光学性质表现为（）A. 蓝移现象B. 红移现象C. 不发生移动D. 随机移动答案：A解析：纳米材料的光学性质常表现为蓝移现象。
7. 纳米材料的热学性质主要体现在（）A. 比热容降低B. 比热容升高C. 热导率不变D. 热膨胀系数不变答案：A解析：纳米材料的比热容通常降低。
8. 下列哪种仪器常用于纳米材料的表征（）A. 扫描电子显微镜B. 红外光谱仪C. 原子吸收光谱仪D. 气相色谱仪答案：A解析：扫描电子显微镜常用于观察和表征纳米材料的形貌和结构。
9. 纳米材料的磁学性能与常规材料相比（）A. 相同B. 更弱C. 更强D. 不确定答案：D解析：纳米材料的磁学性能受多种因素影响，不能简单地与常规材料比较确定其强弱。
10. 碳纳米管属于（）A. 零维纳米材料B. 一维纳米材料C. 二维纳米材料D. 三维纳米材料答案：B解析：碳纳米管在空间上只有一个维度在纳米尺度，属于一维纳米材料。
《纳米材料与纳米结构》课程复习题1.纳米颗粒有哪些基本的效应？久保理论;尺寸效应;表面与界面效应;体积效应;量子尺寸效应;宏观量子隧道效应2.什么是超顺磁性？讨论产生超顺磁性的原因。
磁性材料的磁性随温度的变化而变化，当温度低于居里点时，材料的磁性很难被改变；而当温度高于居里点时，材料将变成“顺磁体”（paramagnetic），其磁性很容易随周围的磁场改变而改变。
如果温度进一步提高，或者磁性颗粒的粒度很小时，即便在常温下，磁体的极性也呈现出随意性，难以保持稳定的磁性能，这种现象被就是所谓超顺磁效应。
超顺磁状态的起源可归为以下原因：在小尺寸下，当各向异性能减小到与热运动能可相比拟时，磁化方向就不再固定在一个易磁化方向，易磁化方向做无规律的变化，结果导致超顺磁性的出现。
不同种类的纳米磁性微粒显现超顺磁的临界尺寸是不相同的3.用机械法来制备纳米颗粒有什么优点和缺点？优点：过程简单，大规模生产容易，花费少，不污染环境，没有后续过程的问题缺点：能源消耗高，难以控制粒子形貌，夹有杂质4.纳米颗粒材料与相同块体材料的光学性质有何差异？纳米固体的光吸收具有常规粗晶不具备的一些新特点。
金属纳米固体等离子共振吸收峰变得很弱，甚至消失。
半导体纳米固体中粒子半径小于或等于激子玻尔半径时，会出现激子（Wannier激子）光吸收带（例如，粒径为4.5 nm的CdSexS 1-x，在波长约450 nm处呈现一光吸收带）。
相对常规粗晶材料，纳米固体的光吸收带往往会出现蓝移或红移。
例如，纳米NiO块体的4个光吸收带（3.30，2.99，2.78，2.25 eV）发生蓝移，三个光吸收带（1.92，1.72，1.03 eV）发生红移，与纳米粉体相类似。
纳米结构材料由于颗粒很小，这样由于小尺寸会导致量子限域效应，界面结构的无序性使激子，特别是表面激子很容易形成；界面所占的体积很大，界面中存在大量缺陷，例如悬键，不饱和键和杂质等，这就可能在能隙中产生许多附加能隙；纳米结构材料中由于平移周期的破坏，在动量空间（k空间）常规材料中电子跃迁的选择定则对纳米材料很可能不适用，这些就会导致纳米结构材料的发光不同于常规材料，有自己新的特点。
纳米材料考试参考答案1. 纳米科学技术(Nano-ST): 20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，是研究在千万分之一米(10–7)到十亿分之一米(10–9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为纳米技术。
2纳米材料•把组成相或晶粒结构的尺寸控制在100纳米以下的具有特殊功能的材料称为纳米材料。
•即三维空间中至少有一维尺寸小于100 nm的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料。
•纳米材料有两层含义：其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性。
量子尺寸效应3 巨磁电阻效应： 1988年，法国的费尔在铁、铬相间的多层膜电阻中发现，微弱的磁场变化可以导致电阻大小的急剧变化，其变化的幅度比通常高十几倍，他把这种效应命名为巨磁电阻效应4 “自上而下” (top down) ：是指通过微加工或固态技术, 不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化。
5 “自下而上” (bottom up) ：是指以原子分子为基本单元, 根据人们的意愿进行设计和组装, 从而构筑成具有特定功能的产品，这种技术路线将减少对原材料的需求, 降低环境污染。
6 量子器件:利用量子效应而工作的电子器件称为量子器件7 纳米材料与传统材料的主要差别：第一、这种材料至少有一个方向是在纳米的数量级上。
比如说纳米尺度的颗粒，或者是分子膜的厚度在纳米尺度范围内。
第二、由于量子效应、界面效应、表面效应等，使材料在物理和化学上表现出奇异现象。
8 纳米科技的分类纳米科技从研究内容上可以分为三个方面：•纳米材料纳米材料是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度, 并且具有特殊性能的材料。
1.简单论述纳米材料的定义与分类。
2.什么是原子团簇? 谈谈它的分类.3.通过Raman 光谱中任何鉴别单壁和多臂碳纳米管? 如何计算单壁碳纳米管直径?4.论述碳纳米管的生长机理。
5.论述气相和溶液法生长纳米线的生长机理。
6.解释纳米颗粒红外吸收宽化和蓝移的原因。
7.论述光催化的基本原理以及提高光催化活性的途径。
8.什么是库仑堵塞效应以及观察到的条件？9.写出公式讨论半导体纳米颗粒的量子限域效应和介电限域效应对其吸收边，发光峰的影响。
10.纳米材料中的声子限域和压应力如何影响其Raman 光谱。
11.论述制备纳米材料的气相法和湿化学法。
12.什么是纳米结构，并举例说明它们是如何分类的，其中自组装纳米结构形成的条件是什么。
13.简单讨论纳米颗粒的组装方法14.论述一维纳米结构的组装，并介绍2种纳米器件的结构。
15.论述一维纳米结构的组装，并介绍2种纳米器件的结构。
16.简单讨论纳米材料的磁学性能。
17.简述“尺寸选择沉淀法”制备单分散银纳米颗粒的基本原理18.简述光子晶体的概念及其结构19.目前人们已经制备了哪些纳米结构单元、复杂的纳米结构和纳米器件。
并说明那些纳米结构应该具有增强物理和化学性能。
20.简单论述单电子晶体管的原理。
21.简述纳米结构组装的工作原理。
1.简单论述纳米材料的定义与分类。
答：最初纳米材料是指纳米颗粒和由它们构成的纳米薄膜和固体。
现在广义: 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围，或由他们作为基本单元构成的材料。
如果按维数，纳米材料可分为三大类：零维：指在空间三维尺度均在纳米尺度，如：纳米颗粒，原子团簇等。
一维：指在空间有两处处于纳米尺度，如：纳米丝，纳米棒，纳米管等。
二维：指在三维空间中有一维处在纳米尺度，如：超薄膜，多层膜等。
因为这些单元最具有量子的性质，所以对零维，一维，二维的基本单元，分别又具有量子点，量子线和量子阱之称。
3.通过Raman光谱中如何鉴别单壁和多壁碳纳米管？如何计算单壁碳纳米管的直径？答：利用微束拉曼光谱仪能有效地观察到单臂纳米管特有的谱线，这是鉴定单臂纳米管非常灵敏的方法。
100-400cm-1范围内出现单臂纳米管的特征峰，单臂纳米管特有的环呼吸振动模式；1609cm-1，这是定向多壁纳米管的拉曼特征峰。
单臂管的直径d与特征拉曼峰的波数成反比，即d = 224/wd：单壁管的直径，nm；w：为特征拉曼峰的波数cm-14.论述碳纳米管的生长机理。
答：采用化学气相沉积（CVD)在衬底上控制生长多壁碳纳米管。
原理：首先，过镀金属(Fe ,Co, Ni)催化剂颗粒吸收和分解碳化合物，碳与金属形成碳-金属体，随后碳原子从过饱和的催化剂颗粒中析出，为了便于碳纳米管的合成，金属纳米催化剂通常由具有较大的表面积的材料承载。
各种生长模型：1、五元环－七元环缺陷沉积生长 2、层－层相互作用(lip-lip interaction)生长3、层流生长(step flow)4、顶端生长(tip growth)5、根部生长(base growth)6、喷塑模式生长(extrusion mode) 7、范守善院士：13C 同位素标记，多壁碳纳米管的所有层数同时从催化剂中生长出来的，证明了“帽”式生长(yarmulke)的合理性；“帽”式生长机理：不是生长一内单壁管，然后生长外单壁管；而是在从固熔体相处时，开始就形成多层管。
5.论述气相和溶液法生长纳米线的基本原理。
6.解释纳米颗粒红外吸收宽化和蓝移的原因。
答：红外吸收带的宽化原因：纳米氮化硅、SiC 、及Al2O3粉对红外有一个宽频带强吸收谱，这是由于纳米粒子大的比表面导致了平均配位数下降，不饱和键和悬键增多，与常规大块材料不同，没有一个单一的，择优的键振动模，而存在一个较宽的键振动模的分布，在红外光场作用下，它们对红外吸收的频率也就存在一个较宽的分布。
这就导致了纳米粒子红外吸收带的宽化。
蓝移原因：与大块材料相比，纳米微粒的吸收带普遍存在“蓝移”现象，即吸收带移向短波长方向。
表面效应：由于纳米微粒尺寸小，大的表面张力使晶格畸变，晶格常数变小。
对纳米氧化物和氮化物小粒子研究表明：第一近邻和第二近邻的距离变短。
键长的缩短导致纳米微粒的键本征振动频率增大，结果使红外光吸收带移向了高波数。
（化学键的振动）量子尺寸效应：由于颗粒尺寸下降能隙变宽，这就导致光吸收带移向短波方向。
Ball 等对这种蓝移现象给出了普适性的解释：已被电子占据分子轨道能级与未被占据分子轨道能级之间的宽度（能隙）随颗粒直径减小而增大，这是产生蓝移的根本原因。
这种解释对半导体和绝缘体都适应。
（电子跃迁）7.论述光催化的基本原理以及提高光催化活性的途径。
答：光催化的基本原理：当半导体纳米粒子受到大于禁带宽度能量的光子照射后，电子从价带跃迁到导带，产生电子空穴时，电子具有还原性，空穴具有氧化性。
空穴与半导体纳米粒子表面OH ―反应生成氧化性很高的·OH 自由基，这种活泼的·OH 自由基可把许多难降解的有机物氧化为CO 2和H 2O 等无机物。
提高光催化活性的途径：半导体的光催化活性主要取决于:导带与价带的氧化―还原电位。
价带的氧化―还原电位越正，导带的氧化―还原电位越负，则光生电子和空穴的还原及氧化能力越强，光催化的效率就越高。
（1）减小半导体光催化剂的颗粒尺寸，可以提高其催化效率。
（a.当半导体粒子d ＜某一临界值，量子尺寸效应变的显著,这时导带与价带变成分离能级，能隙变宽，价带电位变的更正，导带电位变的更负，这就增加了光生空穴和电子的氧化还原能力。
b.光生载流子可通过简单的扩散，从粒子内部迁移到粒子的表面，而与电子给体或受体发生氧化还原反应，电子从内部扩散到表面的时间越小，光电电荷分离效果就越高，电子和空穴的复合概率就越小，从而导致光催化活性的提高。
c.纳米半导体的尺寸越小，处于表面的原子越多，比表面积越大，大大增强了半导体催化吸附的能力从而提高了光催化降解有机物的能力。
）（2）通过对纳米半导体材料进行敏化，搀杂，表面修饰以及表面沉淀金属或金属氧化物等方法，显著改善光吸收及光催化性能8.什么是库仑堵塞效应以及观察到的条件？答：库仑堵塞效应：由于库仑堵塞能的存在对一个小体系的充放电过程，电子不能集体传输，而是一个一个单电子传输，这种现象叫做库仑堵塞效应。
库仑堵塞是在极低温度下观察到的.观察到的条件是:（e 2/2C ）> k B T有人曾统计如果量子点的尺寸为nm ，可在室温下观察到上述效应。
量子点是十几nm 。
上述效应必须在液氮温度下。
9.写出公式讨论半导体纳米颗粒的量子限域效应和介电限域效应对其吸收边，发光峰的影响。
答：Ry r g r E r e rE E 248.0786.122222)()(--+=∞=εμπ 式中：E （r ）: 纳米微粒的吸收带隙， E g(r=∞) 为体相的带隙， r 为粒子半径μ=[m e -1+m h -1] -1 为粒子的折合质量，其中m e 和 m h 分别为电子和空穴的有效质量第二项为量子限域能（蓝移），第三项表明介电限域效应,第四项为有效里德伯能 2242he E Ry πμ= 由上式可以看出，随着粒子半径的减少，量子限域效应为主，其吸收光谱发生蓝移；介电限域效应导致介电常数ε增加引起吸收边蓝移，其吸收光谱发生红移。
10.纳米材料中的声子限域和压应力如何影响其Raman 光谱。
答：声子限域效应加强，使Raman 峰向低波方向移动，发生蓝移，表面包覆或镶嵌某物质时，Raman 要考虑正压力的影响，正压力增加，Raman光谱向高波数方向移动，发生红移。
11.论述制备纳米材料的气相法和湿化学法。
在纳米制备研究中最重要的是什么？答：气相法：既严格控制了成核过程，又避免了因为扩散与扰动或者产物收集与后处理时导致的团聚。
因此是控制粒径单分散的最佳方法之一。
（1）低压气体中蒸发法（气体冷凝法）：此种制备方法是在低压的氩、氮等惰性气体中加热金属，使其蒸发后形成超微粒（1—1000nm）或纳米微粒。
用气体冷凝法可通过调节惰性气体压力，蒸发物质的分压即蒸发温度或速度，或惰性气体的温度，来控制纳米微粒粒径的大小。
（2）活性氢-熔融金属反应法：含有氢气的等离子体与金属间产生电弧，使金属熔融，电离的N2，Ar等气体和H2溶入熔融金属，然后释放出来，在气体中形成了金属的超微粒子，用离心收集器、过滤式收集器使微粒与气体分离而获得纳米微粒。
（3）溅射法：用两块金属板分别作为阳极和阴极，阴极为蒸发用的材料，在两电极间充入Ar气（40-250Pa）。
两电极间施加的电压范围为0.3-1.5kV。
由于两电极间的辉光放点使Ar离子形成，在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面，使靶材原子从其表面蒸发出来形成超微粒子，并在附着面上沉积下来。
（4）流动液面上真空蒸度法：在高真空中蒸发的金属原子在流动的油面内形成超微粒子。
（5）通电加热蒸发法：通过碳棒与金属相接触，通电加热使金属熔化，金属与高速碳素反应并蒸发形成碳化物超微粒子。
（6）混合等离子法：采用RF等离子与DC等离子组合的混合方式来获得超微粒子。
（7）激光诱导化学气象沉积（LICVD）：LICVD具有清洁表面、粒子大小可精确控制、无粘结，粒度分布均匀等优点，并容易制备出几纳米至几十纳米的非晶态或晶态纳米微粒。
利用大功率激光器的激光束照射于反应气体，反应气体通过对入射激光光子的强吸收，气体分子或原子在瞬间得到加热、活化，在极短的时间内完成反应、成核、凝聚、生长等过程，从而制得相应物质的纳米颗粒。
（8）爆炸丝法：适用于连续生产纳米金属、合金和金属氧化物纳米粉体。
（9）化学气相凝聚法（CVC）和燃烧火焰-化学气相凝聚法：通过金属有机先驱物分子热解获得纳米陶瓷粉体。
湿化学法：在液体悬浮液中收集纳米粒子可以保证所得纳米粉体对团聚、结构、组成变化的稳定性。
因为反应在溶液中已完成，不需要再加热烧结，所以防止纳米颗粒的团聚以及结构、组成的变化，表面有一层表面活性剂，起到保护作用。
（1）沉淀法：指含一种或多种离子的可溶性盐溶液，加入沉淀剂（如OH－，C2O4一，CO3－等），或于一定温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类的前驱体沉淀物从溶液中析出，经固液分离，并将沉淀物洗涤以洗去其中的阴离子，经热分解或脱水即得到所需的氧化物粉料。
沉淀法制备纳米颗粒主要分为共沉淀法、均相沉淀法、混合物共沉淀、金属醇盐水解法等多种。
（2）喷雾法：将溶液通过各种物理手段雾化获得超微粒子的一种化学与物理相结合的方法。
主要包括：喷雾干燥法、雾化水解法、雾化焙烧法。
（3）水热法（高温水解法）：一般是在100～350℃温度下和高气压环境下使无机或有机化合物与水化合，通过对加速渗析反应和物理过程的控制，可以得到改进的无机物，再过滤、洗涤、干燥，从而得到高纯、超细的各类微颗粒。
