纳米功能材料试题大学期末复习资料

纳米材料复习题纳米材料复习题一、纳米材料的定义和特点纳米材料是指在至少一维尺度上具有纳米级别尺寸的材料。

其特点包括：1. 尺寸效应：纳米材料的尺寸与其物理、化学性质密切相关。

例如，纳米颗粒的表面积相对较大，导致其具有更高的活性和反应性。

2. 量子效应：纳米材料的电子结构受到量子效应的影响，其光学、电学、磁学等性质与宏观材料有所不同。

3. 界面效应：纳米材料的界面处存在着相互作用和相变，这些效应对其性能和应用具有重要影响。

二、纳米材料的制备方法1. 碳纳米管的制备：碳纳米管可以通过电弧放电、化学气相沉积、热解等方法制备。

2. 金属纳米颗粒的合成：金属纳米颗粒可以通过化学还原、溶胶凝胶法、热分解等方法制备。

3. 量子点的制备：量子点可以通过溶液法、气相法、热分解法等方法制备。

4. 纳米薄膜的制备：纳米薄膜可以通过物理气相沉积、化学气相沉积、溶液法等方法制备。

三、纳米材料的应用领域1. 纳米电子学：纳米材料在电子器件中的应用具有重要意义。

例如，纳米晶体管可以实现更高的电子迁移率和更小的功耗。

2. 纳米医学：纳米材料在医学领域的应用包括药物传递、生物成像和癌症治疗等。

纳米颗粒可以作为药物载体，实现精确的靶向治疗。

3. 纳米能源：纳米材料在能源领域的应用包括太阳能电池、燃料电池和储能材料等。

纳米结构可以提高能量转换效率和储存密度。

4. 纳米传感器：纳米材料可以制备成高灵敏度的传感器，用于检测环境中的化学物质、生物分子和物理参数等。

四、纳米材料的挑战和前景1. 安全性问题：纳米材料的生物毒性和环境风险需要重视。

在纳米材料的应用过程中，需要对其安全性进行评估和监测。

2. 大规模制备：纳米材料的大规模制备是一个挑战。

目前，研究人员正在探索高效、低成本的纳米材料制备方法。

3. 多功能性：纳米材料的多功能性使其在各个领域具有广泛的应用前景。

未来，纳米材料的研究将更加注重材料的设计和功能的定制。

总结：纳米材料作为一种新兴的材料，具有独特的特点和广泛的应用前景。

1、纳米材料：指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内或由它们作为基本单元构成的材料。

2、“自上而下”：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。

如：切割、研磨、蚀刻、光刻印刷等。

（从大到小）3、“自下而上”：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。

如化学合成、自组装、定位组装等。

（从小到大）4、荷花效应：莲花出淤泥而不染，其表面的特殊结构有自我清洁功能，水珠会夹带灰尘颗粒离开叶面，莲花的这一自我清洁功能称为莲花效应。

是由粗糙表面上微米结构的乳突以及表面蜡状物的存在共同引起，认为在荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构, 这种微米结构与纳米结构相结合的阶层结构是引起超疏水表面的根本原因5、在超高分辨率电子显微镜下可以清晰看到：在荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的“小山包”，在山包上面长满绒毛，在“山包”顶则又长出一个个馒头状的“碉堡”凸顶。

因此，在“乳突”间的凹陷部份充满着空气，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄，只有纳米级厚的空气层。

这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上“乳突”的凸顶形成几个点接触。

雨点在自身的表面张力作用下形成球状，水球在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面，这就是“荷叶效应”能自洁叶面的奥妙所在。

再加上叶片表面的细微结构之助，使水与叶面的面积更小而接触角变大，因此加强了疏水性，同时也降低污染颗粒对叶面的附着力。

6、荷叶效应：应用：包括防水底片、防水噴霧劑；外衣、鞋子、車子的外殼、反光鏡、安全帽鏡片、廚具、瓦斯爐等容易髒污的器具表面，甚至飛機的表面7、硅藻土：它具有一些独特的性能，如：多孔性、较低的浓度、较大的比表面积、相对的不可压缩性及化学稳定性，能吸附等于自身质量1.5-4倍的水和1.1-1.5倍的油分徽墨，壁虎脚：高粘附力8、纳米材料与传统材料的主要差别：①纳米材料至少有一维处于0.1~100nm (尺寸)②因具有量子尺寸效应、界面效应、表面效应，宏观量子隧道效应等，引起光学，热学，电学，磁学，力学，化学等性质发生显著变化。

一纳米材料的概念1、纳米材料广义：在一维、二维、三维的空间中始终处于1〜lOOnm范围的晶体或非晶体物质。

其性质完全不同于常规材料，而具有特殊性。

狭义：具有纳米结构的材料。

纳米材料与传统材料的主要差别：尺寸差异性能差异强度、韧性、比热、导电率、扩散率等完全不同于或大大优于常规的体相材料。

2、纳米尺度临界尺寸：当颗粒的大小减小到某一尺寸时，材料的性能突变，与同样组分构成的常规材料性质不同，这个尺寸就是临界尺寸。

同一种纳米材料具有的不同性质所发生突变的临界尺寸不同；而同一种性能的不同纳米材料其临界尺寸也有很大差异。

3、纳米结构基本单元构成纳米结构块体、薄膜、多层膜以及纳米结构材料的基本单元有：团簇，纳米微粒、纳米管、纳米棒、纳米线、纳米纤维、纳米带、纳米环、纳米螺旋和同轴纳米电缆等。

它们至少一维尺寸非常小。

①团簇原子团簇是指几个至几百个原子的聚集体（粒径小于或等于lnm）o如Fen，Cu n S m, C n H m（n 和m都是整数）和碳簇（富勒烯C6o，C70等）等。

它介于单个原子与固体之间。

形状多样化：线状、层状、管状、洋葱状、骨架状、球状等。

原子团簇分类：A 一元原子团簇，如：Nan, Nin，C60, C70B 二元团簇，如：lnnPm,AgnSmC多元团簇，如:Vn（C6H6）mD原子簇化合物，是原子团簇与其它分子以配位键结合形成的化合（例如，某些含Fe-S团簇的蛋白质分子）。

②纳米微粒纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒，它的尺度大于原子簇，小于通常的微粉。

尺寸一般在1〜lOOnm之间，纳米颗粒所含原子数范围在103-107个，也称它为超微粒子。

上田良二给纳米颗粒的定义是：用电子显微镜才能看到的颗粒称为纳米微粒。

通常，分散性好的纳米粒子在良溶剂中不会沉淀，而且有透光性。

③纳米棒、纳米带和纳米线纳米棒：长径比（长度与直径的比率），J、，截面为圆形。

一般小于20。

纳米线：长径比大，截面为圆形。

纳米技术期末试题及答案一、选择题1. 下列哪个选项描述了纳米技术的特点？a) 利用微观尺度材料的特性和行为；b) 利用纳米级制造工艺制造器件；c) 利用高分辨率显微镜观察微小物体；d) 利用计算机模拟纳米级材料的行为。

答案：a) 利用微观尺度材料的特性和行为；2. 纳米技术的应用领域包括以下哪些方面？a) 医疗保健；b) 环境治理；c) 电子设备；d) 灭火器材。

答案：a) 医疗保健；b) 环境治理；c) 电子设备；3. 纳米颗粒的特点是：a) 直径在1-100纳米之间；b) 可以裹挟其他物质进入细胞；c) 不会和细胞发生相互作用；d) 只能应用在制造业领域。

答案：a) 直径在1-100纳米之间；b) 可以裹挟其他物质进入细胞；4. 下列哪个选项描述了纳米技术与传统技术的区别？a) 纳米技术更安全；b) 纳米技术更经济；c) 纳米技术更高效；d) 纳米技术更环保。

答案：c) 纳米技术更高效；5. 纳米材料的优越性体现在哪些方面？a) 机械强度更高；b) 光学性质更佳；c) 磁性能更强；d) 电导率更大。

答案：a) 机械强度更高；b) 光学性质更佳；c) 磁性能更强；d) 电导率更大；二、简答题1. 纳米技术在医疗保健领域的应用有哪些？请简要介绍一种应用，并说明其优势。

答案：纳米技术在医疗保健领域的应用包括药物传递、肿瘤治疗、生物传感器等。

以药物传递为例，纳米材料可以作为药物的载体，通过调整纳米材料的性质，如尺寸、表面性质等，可以实现药物的进一步优化，提高药物的溶解性和生物利用度。

此外，纳米粒子还可以定向输送药物到靶位点，减轻药物对正常组织的损伤，提高治疗效果。

优势：纳米药物传递系统具有高度选择性和生物相容性，可以提高药物的吸收率和药物靶向性，减少给药剂量和副作用，提高患者的生活质量。

2. 简要介绍纳米材料在环境治理中的应用。

答案：纳米材料在环境治理中具有广泛的应用，包括重金属污染治理、水处理和空气净化等方面。

《纳米功能材料》—思考题第一章、概论1.纳米材料定义及分类。

定义：利用物质在小到原子或分子尺度以后，由于尺寸效应、表面效应或量子效应所出现的奇异现象而发展出来的新材料。

分类：纳米粒子（零维纳米结构）；纳米线、纳米棒（一维纳米结构）；薄膜（二维纳米结构）；纳米复合材料和纳米晶材料（三维纳米结构）。

2.功能材料定义及分类。

定义：是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。

分类：常见的分类方法：（1）按材料的化学键分类：金属材料、无机非金属材料、有机材料、复合材料；（2）按材料物理性质分类：磁性材料、电学材料、光学材料、声学材料、力学材料；其他分类方法：（3）按结晶状态分类：单晶材料、多晶材料、非晶态材料；（4）按服役的领域分类：信息材料、航空航天材料、能源材料、生物医用材料等。

3.按照产物类型，纳米材料如何划分类别。

按照产物类型进行划分：（1）纳米粒子（零维）：通过胶质处理、火焰燃烧和相分离技术合成；（2）纳米棒或纳米线（一维）：通过模板辅助电沉积，溶液-液相-固相生长技术，和自发各向异性生长的方式合成；（3）薄膜（二维）：通过分子束外延和原子层沉积技术合成；（4）纳米结构块体材料（三维）：例如自组织纳米颗粒形成光带隙晶体4.纳米结构和材料的生长介质类型？（1）气相生长，包括激光反应分解合成纳米粒子、原子层沉积形成薄膜等；（2）液相生长，包括胶质处理形成纳米粒子、自组织形成单分散层等；（3）固相生成，包括相分离形成玻璃基体中的金属颗粒、双光子诱导聚合化形成三维光子晶体等；（4）混合生长，包括纳米线的气-液-固生长等。

5.按照生长介质划分：（1）气相生长，包括激光反应分解合成纳米粒子、原子层沉积形成薄膜等；（2）液相生长，包括胶质处理形成纳米粒子、自组织形成单分散层等；（3）固相生成，包括相分离形成玻璃基体中的金属颗粒、双光子诱导聚合化形成三维光子晶体等；（4）混合生长，包括纳米线的气-液-固生长等6.纳米技术的定义？定义：由于纳米尺寸，导致的材料及其体系的结构与组成表现出奇特而明显改变的物理、化学和生物性能、以及由此产生的新现象和新工艺。

1纳米尺度是指 1~100nm。

2纳米科学是研究纳米尺度内原子、分子和其他类型物质运动和变化的科学；纳米技术是在纳米尺度范围内对原子、分子等进行操作和加工的技术。

3纳米材料的基本性质主要包括表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。

4 一维纳米材料中电子在2个方向受到约束，仅能在1个方向自由运动，即电子在2个方向的能量已量子化。

一维纳米材料是在纳米碳管发现后才得到广泛关注的，又称为量子线。

5根据原料的不同，溶胶-凝胶法可分为无机盐水解和醇盐水解。

6溶胶-凝胶是制备纳米粉体的一种湿法化学法，主要包括以下3个过程：溶胶的制备、溶胶-凝胶转化、凝胶干燥。

7在纳米粉碎加工过程中，由于受到机械力化学的作用，物料将会发生以下三种主要变化：粒子结构、粒子表面物料化学性质、化学组成。

8所谓自组装是指基本结构单元自发形成有序结构的一种技术，自组装至少有三个特征使其成为一个独特的概念，分别是()()和().9小晶体与同一种的大块晶体相比较，其饱和蒸汽压（选填大、小），熔点（选填高、低），表面张力（选填增大、不变、降低），开始烧结温度（选填增大、不变、降低）。

10微乳液是制备纳米材料的一种重要的方法，微乳液是指两种互不相容的液体形成的具有热力学稳定的、各向同性的、外观透明或不透明等性质的分散体现，由水、油、表面活性剂和助表面活性剂构成。

1纳米科技、纳米材料的基本概念纳米科技：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。

纳米材料:三维空间中至少有一维尺寸小于100nm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。

2纳米材料的物理、化学性质及分类。

物理性能:表面效应;小尺寸效应;量子尺寸效应;宏观量子隧道效应化学性能:表面活性及敏感性;催化性能纳米材料的分类 :纳米材料通常按照维度进行分类:超细粒子，团簇→ 0维材料 ;纳米线或管→ 1维纳米材料 ;纳米膜→ 2维纳米材料;纳米块体→3维纳米材料.3纳米材料的合成路线、制备方法基本原理（蒸发-冷凝法、水热合成法（工艺流程图）、溶剂热合成法、均匀沉淀法、溶胶－凝胶法、微乳液法及其构成要素、模板合成法、自组装法及其特点、VLS机制，VS机制等）蒸发-冷凝法原理：在高真空的条件下，金属试样经蒸发后冷凝。

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。

名词解释：1、纳米：纳米是长度单位，10-9米,10埃。

2、纳米材料:指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由他们作为基本单元构成的材料。

3、原子团簇:由几个乃至上千个原子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体（原子团簇尺寸一般小于20nm）。

4、纳米技术:指在纳米尺寸范围内，通过操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。

5、布朗运动：悬浮微粒不停地做无规则运动的现象.6、均匀沉淀法：利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来，再与沉淀组分发生反应.7、纳米薄膜材料：指由尺寸在纳米量级的颗粒构成的薄膜材料或纳米晶粒镶嵌与某种薄膜中构成的复合膜且每层厚度都在纳米量级的单层或多层膜。

8、真空蒸镀：指在高真空中用加热蒸发的方法是源物质转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。

9、超塑性：超塑性是指在一定应力下伸长率≥100％的塑性变形。

10、弹性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变,当外力撤消后,固体又恢复原状。

11、塑性形变:指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体不会恢复原状。

HAII—Petch公式：σ－－强度； H－－硬度;d－－晶粒尺寸；K－－常数纳米复合材料：指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。

14、蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。

15、热塑性：物质在加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状的性质。

大题:纳米粒子的基本特性？（1）小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会造成颗粒性质的质变，由于颗粒尺寸的变小，所导致的颗粒宏观物理性质的改变称为小尺寸效应。

(2）表面效应：纳米粒子表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而显著增加,粒子的表面能和表面张力也随着增加，物理化学性质发生变化。

（粒度减小,比表面积增大;粒度减小，表面原子所占比例增大；表面原子比内部原子具有更高的比表面能;表面原子比内部原子具有更高的活性)(3）量子尺寸效应:当金属粒子的尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的能级由准连续变为离散能级或能隙变宽的现象。

《纳米材料与技术》期末复习第一章：纳米科学技术的发展历史——1、1959年12月，美国物理学家费曼在加州理工学院召开的美物理学会会议上作了一次富有想象力的演说“最底层大有发展空间”，费曼的幻想点燃纳米科技之火。

2、1981年比尼格与罗勒尔独创了看得见原子的扫描隧道显微镜（STM）。

3、1989年在美国加州的IBM试验内，依格勒博士采纳低温、超高真空条件下的STM操纵着一个个氙原子，实现了人类另一个幻想——干脆操纵单个原子。

4、1991年，日本的饭岛澄男教授在电弧法制备C60时，发觉氩气直流电弧放电后的阴极碳棒上发觉了管状结构的碳原子簇，直径约几纳米，长约几微米碳纳米管。

5、1990年在美国东海岸的巴尔的摩召开其次届国际STM会议的期间，召开了第一届国际纳米科学技术会议，该会议标记纳米科学技术的诞生。

其次章：1、纳米材料的分类：按功能分为半导体纳米材料、光敏型纳米材料、增加型纳米材料和磁性纳米材料；按属性分为金属纳米材料、氧化物纳米材料、硫化物纳米材料、碳（硅）化合物纳米材料、氮（磷）等化合物纳米材料、含氧酸盐纳米材料、复合纳米材料。

按形态分为纳米点、纳米线、纳米纤维和纳米块状材料。

2、纳米材料的四个基本效应：小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应。

1）量子尺寸效应与纳米材料性质a.导电的金属在制成超微粒子时就可以变成半导体或绝缘体；绝缘体氧化物相反。

b.磁化率的大小与颗粒中电子是奇数还是偶数有关。

c.比热亦会发生反常变更，与颗粒中电子是奇数还是偶数有关。

d.光谱线会产生向短波长方向的移动。

e.催化活性与原子数目有奇数的联系，多一个原子活性高,少一个原子活性很低。

2)小尺寸效应的主要影响：a.金属纳米相材料的电阻增大与临界尺寸现象（电子平均自由程）动量b.宽频带强汲取性质（光波波长）c.激子增加汲取现象（激子半径）d.磁有序态向磁无序态的转变（超顺磁性）（各向异性能）e.超导相向正常相的转变（超导相干长度）f.磁性纳米颗粒的高矫顽力（单畴临界尺寸）3)表面效应及其影响：表面化学反应活性(可参加反应)、催化活性、纳米材料的（不）稳定性、铁磁质的居里温度降低、熔点降低、烧结温度降低、晶化温度降低、纳米材料的超塑性和超延展性、介电材料的高介电常数（界面极化）、汲取光谱的红移现象。

《纳米材料》复习题《纳米材料》复习题一、名词解释1. 量子尺寸效应当粒子尺寸下降到一定值时, 颗粒的周期性边界条件消失，在声、光、电磁、热力学及超导性等与宏观特性显著不同.金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，纳米半导体微粒存在不连续的最高能级占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级的能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。

2. 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。

3. 共沉淀在混合的金属盐溶液(含有两种或两种以上的金属离子)中加入合适的沉淀刹，反应生成组成均匀的沉淀。

沉淀热分解得到高纯超微粉体材料。

4. 压电效应没有电场作用，由机械应力的作用而使电解质晶体产生极化并形成晶体表面电荷的现象称为压电效应。

5. 机械力化学物料粒子受到机械力作用而被粉碎时，还会发生物质结构及表面物理化学性质的变化，这种因机械载荷作用导致粒子晶体结构和物理化学性质的变化称为机械力化学。

6. 小尺寸效应当纳米粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波长、超导态的相干长度或(与)磁场穿透深度相当或更小时，晶体周期性边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近的原子密度减小，导致声、光、电、磁、热力学等特性出现异常的现象---小尺寸效应。

7. 热压烧结将干燥粉料充填入模型内，再从单轴方向边加压边加热，使成型和烧结同时完成的一种烧结方法。

8. 均匀沉淀利用某一化学反应，使溶液中的构晶离子（构晶负离子或构晶正离子）由溶液中缓慢、均匀地释放出来，通过控制溶液中沉淀剂浓度，使溶液中的沉淀处于平衡状态，且沉淀能在整个溶液中均匀地出现，这种制备纳米粒子的方法称为均相沉淀法。

9. 溶胶凝胶方法溶胶凝胶法是指金属有机和无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而形成氧化物或其它化合物纳米材料的方法。

10. 纳米复合材料是指尺度为1 nm一100 nm的超微粒经压制、烧结或溅射而成的凝聚态固体。

它具有断裂强度高、韧性好，耐高温等特性。

纳⽶材料复习题1.纳⽶科技的基本含义和主要研究范畴是什么？纳⽶科技是指在纳⽶尺⼨（⼀般为1~100nm，但对于很⼩的原⼦和很⼤的分⼦的物质往往会突破这个下限和上限）上研究物质的特性和相互作⽤，同时利⽤这些特性在这⼀尺度范围内对原⼦、分⼦进⾏操纵和加⼯的多学科交叉的科学和技术。

主要研究范畴：纳⽶物理学、纳⽶化学、纳⽶材料学、纳⽶⽣物学、纳⽶医学、纳⽶加⼯、纳⽶器件等。

2.从狭义和⼴义两个⾓度解释纳⽶材料的基本概念。

在纳⽶材料发展初期，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，⼴义的讲，纳⽶材料是指在三维空间中⾄少有⼀维处于纳⽶尺⼨范围（1~100nm）或由它们作为基本单元构成的宏观材料。

3.什么是团簇？原⼦团簇是指⼏个⾄⼏百个原⼦的聚集体（粒径⼩于或等于1nm）。

4.什么是C60？C60分⼦是由20个六边形环和12个五边形环组成的球形32⾯体，其中五边形环只与六边形环相邻，⽽不相互连接；32⾯体共有60个顶⾓，每个顶⾓由⼀个碳原⼦占据，这种32⾯体也可看成是由20⾯体经截顶后形成的，故⼜称截顶20⾯体。

5.什么是碳纳⽶管？理想碳纳⽶管是由碳原⼦形成的⽯墨烯⽚层卷成的⽆缝、中空的管体。

6.碳纳⽶管的基本特性有哪些？①⼒学特性。

碳纳⽶管的侧⾯是由六边形碳环组成的，但在管⾝弯曲和管端⼝封顶的半球帽形部位则含有⼀些五边形和七边形的碳环结构。

因为构成这些不同碳环结构的C-C共价键是⾃然界中最稳定的化学键，所以碳纳⽶管应该具有⾮常好的⼒学性能，其强度接近于C-C 键的强度。

②电学特性。

碳纳⽶管由于管内流动的电⼦受到量⼦限域所致，电⼦在碳纳⽶管中通常只能在同⼀层⽯墨⽚中沿着碳纳⽶管的轴向运动，沿径向的运动将受到很⼤限制。

③光学性能。

碳纳⽶管的光学性质主要有光学偏振性、光学相关性、发光性能好、对红外辐射的敏感性等。

7.给出纳⽶微粒的准确定义？纳⽶微粒⼜称纳⽶颗粒，或者纳⽶尘埃，纳⽶尘末，指纳⽶量级的微观颗粒。

纳米材料复习题3、简答题、简述题1) 为什么扫描探针显微镜被称为纳米科技的“眼”和“手”？所谓“眼”即可利用ＳＰＭ直接观察原子，分子以及纳米粒子间相互作用与特性，表征纳米器件。

“手”是指SPM可用于移动原子，分子构造纳米结构，有纳米尺度，研究他们之间的相互作用。

2) 纳米微粒表面改性的方法有哪些？常见的表面修饰方法有：①物理修饰法1、物理包敷法2、机械球磨法②化学修饰法★化学偶联法★酯化反应法★表面接枝改性3）纳米结构与纳米材料有什么区别与联系？纳米材料（nano-material ），通常是指构成物质的“单元”的三维尺寸中至少有一维是纳米级的（称之为“纳米单元”）；纳米结构（Nano-Structure）：是指以纳米尺度的物质单元为基元，按一定规律排列，形成一维的、二维的及三维的阵列，这种结构体系就称为“纳米结构”。

4 ）如果合成纳米Al O 粉末，将选用哪种合成技术？如何合成纳米Al O 膜？铝铵钒和碳酸氢铵为原料，用化学法合成尺寸均一，颗粒细小分散的碱式碳酸铝铵前驱沉淀物，进而制备纳米氧化铝粉体的工艺，数据表明：反应物的混合方式对前驱沉淀物及粉体的尺寸和形貌都有很大的影响，用先缓慢滴加，在反应物充分混合且过饱和度达到一定程度的基础上，再将沉淀剂雾化加入的工艺有利于得到尺寸均一，细小分散的NH4Al(OH)2CO3胶体，经灼烧最终制得平均粒径为15nm左右的α-Al2O3粉体。

高纯铝箔( 99. 99% 以上) 经退火(N2气, 500°C) 后，依次用三氯乙烯溶液、氢氧化钠溶液、去离子水清洗干净，在氯酸中进行电化学抛光处理后，于1. 2mol/L H2SO4电解液中进行恒电位阳极氧化, 然后用去离子水冲洗，氮气吹干，即得到所需的AAO 模板。

5）什么是超导临界温度？何谓巨磁电阻效应？超导临界温度：超导体从正常态转变为超导态（零电阻）时的温度，实际上也就是把cooper 电子对解体开来的温度，对于转变温度范围较宽的超导体，临界温度可分为起始转变温度、中转变温度和零电阻温度。

(1)表面控制型金属氧化物半导体材料气敏机理:在空气中吸附氧分子并从半导体表面获得电子从而形成吸附的O2-，O-,02-，结果导致气敏材料的表面电阻增加。

当还原性气体(如H2)：0-吸附+H2—H2O+e-被氧原子捕获的电子重新回到半导体中，从而致使气敏材料的阻值下降。

当氧化性气体时，气体与吸附的氧原子发生的化学反应使更多电子被捕获，使金属半导体的表面电阻进一步升高。

(2)体相控制型金属氧化物半导体气敏机理:由于化学计量比的偏离，在半导体禁带中存在施主能级或受主能级，当化学反应性强且容易还原的氧化物半导体与气体接触时，能使氧化物半导体的结构发生改变，使体电阻发生变化。

比如，Y-Fe2O3,气体传感器，当它与气体接触时，随着气体浓度的增加，形成Fe3O4,使器件的体电阻下降。

Y-Fe2O3被还原成Fe3O4,这是一个可逆转的过程，当被测气体脱离后，又恢复为原有状态，通过这种转换达到了检测气体的目的. (3).金属氧化物半导体气敏器件的灵敏度受到多种因素的影响主要因素：1. 材料的化学元素组成:金属氧化物复合材料为例来说明材料的化学元素组成对其灵敏度的影响。

很多研究表明，复合金属氧化物材料的气敏性质要高于单独的一种金属氧化物。

这可能是两种组分的协同作用，但是对于这种协同作用具体的机理至今尚未有明确据.SnO2-ZnO对正丁醇的气敏性推测SnO2能够有效地促使正丁醇脱氢变为正丁醛，却不能够有效地催化正丁醛分解。

而ZnO却能够有效地催化分解正丁醛。

所以将这两种材料结合起来，就能够有效地使正丁醇脱氢变为正丁醛，进而催化分解正丁醛。

所以SnO2-ZnO对正丁醇的气敏性能高于单独的SnO2或ZnO。

并不是所有复合材料的气敏性能都优于单独的任何一种材料。

只有当复合材料中的组分对催化反应彼此促进时，复合材料的气敏性质才有可能提高。

除了协同作用之外，很多文献中提到，在两种或多种组分之间会形成异质结，异质结的形成能够有效提高复合材料的气敏性质.2. 贵金属表面修饰:贵金属的作用：1、高效的激活剂降低粒子接触部分的势垒；2、促进接触面的气体吸附和反应进而提高气敏材料表面的催化活性。

纳米材料期末测试题及答案第一节：选择题1. 纳米材料是指尺寸在多少纳米范围内的材料？A. 1 nm以上B. 100 nm以上C. 1000 nm以上D. 10 nm以下答案：D2. 下列哪个不是纳米材料的特征？A. 具有较大的比表面积B. 具有尺寸效应C. 具有显著的量子效应D. 具有无限可延伸的形状变化能力答案：D3. 纳米材料的表面效应与体效应相比，具有什么特点？A. 表面效应主要体现在光学性质上B. 表面效应主要体现在电学性质上C. 表面效应主要体现在力学性质上D. 表面效应主要体现在化学性质上答案：D4. 下列哪种方法不适合纳米材料的制备？A. 气相沉积法B. 溶胶-凝胶法C. 机械合金化法D. 铸造法答案：D5. 纳米材料在哪个领域应用最为广泛？A. 医学领域B. 环境保护领域C. 能源领域D. 信息技术领域答案：D第二节：简答题1. 请简述纳米材料的尺寸效应和量子效应，并说明它们的主要区别。

答案：纳米材料的尺寸效应是指材料尺寸减小到纳米级别后，由于表面积增大，表面原子和分子之间的相互作用增强，导致材料性能发生变化的现象。

量子效应是指纳米尺寸范围内的材料由于尺寸接近电子波长，电子在材料中的行为受到量子力学规律的支配，展现出与宏观材料截然不同的特性。

尺寸效应主要来源于表面效应，而量子效应主要来源于尺寸和结构对电子的限制和调控效应。

2. 简述纳米材料的应用领域及其优势。

答案：纳米材料广泛应用于信息技术、能源领域、医学领域和环境保护领域等。

在信息技术领域，纳米材料可以用于制造高性能的传感器、存储介质和显示器件，具有小尺寸、高灵敏度和低功耗的优势。

在能源领域，纳米材料可以用于制造高效的太阳能电池、储能材料和催化剂，具有提高能源转化效率和降低成本的优势。

在医学领域，纳米材料可以应用于疾病的早期诊断、治疗和药物传输等方面，具有靶向性、控释性和生物相容性的优势。

在环境保护领域，纳米材料可以用于净化水和空气，降解有害物质，具有高效、环保的优势。

溶胶-凝胶法制备纳米颗粒的基本过程是怎样的？过程：前驱体+溶剂→均匀溶液→在一定条件下溶质水解/醇解→水解产物（缩合聚集）→1nm左右的胶体粒子（溶胶）→溶胶粒子（聚合生长）→凝胶【（SSG法（溶液－溶胶－凝胶法）】→凝胶陈化、干燥、焙烧去除有机成分，最后得到所需的无机纳米微粒。

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、VS机制。

：(1).将两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后它们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到基片表面上。

（2）衍生方法：等离子体增强CVD 法（PECVD），微波CVD法（MWCVD），激光辅助CVD法（LCVD），超声波CVD法（UWCVD）。

（3.）VLS：源材料中没有金属催化剂。

纳米产物气相基元B，和金属催化剂气相基元A通过碰撞、集聚合成形成合金团簇，达到一定尺寸后形成液滴。

合金液滴存在使B 不断溶解，当熔体达到饱和，又析出晶体B后，液滴又欠饱和又吸收B，使晶体再析出生长。

如此反复，在液滴约束下，形成一维结构的晶体B纳米线。

VS：气相基元B沿着位错的轴向成核生长成晶须。

晶须的生长须满足两个条件：轴向螺旋位错、防止晶须侧面成核何为“自催化VLS生长”？怎样利用自催化VLS生长实现纳米线的掺杂？通过源材料内在反应形核，使纳米线以VLS生长的现象称为“自催化VLS生长”①双金属源(有两种金属掺杂)②蒸汽压要符合条件③能溶于催化剂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原因：①半导体纳米颗粒粒径的减小使量子尺寸效应增强、能隙增大，价带电位变得更正、导带电位变得更负，使光生电子－空穴对的还原－氧化能力提高，增强了催化降解有机物的活性；②对半导体纳米颗粒而言，其粒径通常小于空间电荷层的厚度，因此可忽略空间电荷层的影响，光生载流子可通过简单的扩散运动从颗粒的内部迁移到表面，与电子给体或受体发生氧化或还原反应。

纳⽶功能材料试题⼤学期末复习资料《纳⽶功能材料》—思考题第⼀章、概论1.纳⽶材料定义及分类。

定义：利⽤物质在⼩到原⼦或分⼦尺度以后，由于尺⼨效应、表⾯效应或量⼦效应所出现的奇异现象⽽发展出来的新材料。

分类：纳⽶粒⼦（零维纳⽶结构）；纳⽶线、纳⽶棒（⼀维纳⽶结构）；薄膜（⼆维纳⽶结构）；纳⽶复合材料和纳⽶晶材料（三维纳⽶结构）。

2.功能材料定义及分类。

定义：是指通过光、电、磁、热、化学、⽣化等作⽤后具有特定功能的材料。

分类：常见的分类⽅法：（1）按材料的化学键分类：⾦属材料、⽆机⾮⾦属材料、有机材料、复合材料；（2）按材料物理性质分类：磁性材料、电学材料、光学材料、声学材料、⼒学材料；其他分类⽅法：（3）按结晶状态分类：单晶材料、多晶材料、⾮晶态材料；（4）按服役的领域分类：信息材料、航空航天材料、能源材料、⽣物医⽤材料等。

3.按照产物类型，纳⽶材料如何划分类别。

按照产物类型进⾏划分：（1）纳⽶粒⼦（零维）：通过胶质处理、⽕焰燃烧和相分离技术合成；（2）纳⽶棒或纳⽶线（⼀维）：通过模板辅助电沉积，溶液-液相-固相⽣长技术，和⾃发各向异性⽣长的⽅式合成；（3）薄膜（⼆维）：通过分⼦束外延和原⼦层沉积技术合成；（4）纳⽶结构块体材料（三维）：例如⾃组织纳⽶颗粒形成光带隙晶体4.纳⽶结构和材料的⽣长介质类型？（1）⽓相⽣长，包括激光反应分解合成纳⽶粒⼦、原⼦层沉积形成薄膜等；（2）液相⽣长，包括胶质处理形成纳⽶粒⼦、⾃组织形成单分散层等；（3）固相⽣成，包括相分离形成玻璃基体中的⾦属颗粒、双光⼦诱导聚合化形成三维光⼦晶体等；（4）混合⽣长，包括纳⽶线的⽓-液-固⽣长等。

5.按照⽣长介质划分：（1）⽓相⽣长，包括激光反应分解合成纳⽶粒⼦、原⼦层沉积形成薄膜等；（2）液相⽣长，包括胶质处理形成纳⽶粒⼦、⾃组织形成单分散层等；（3）固相⽣成，包括相分离形成玻璃基体中的⾦属颗粒、双光⼦诱导聚合化形成三维光⼦晶体等；（4）混合⽣长，包括纳⽶线的⽓-液-固⽣长等6.纳⽶技术的定义？定义：由于纳⽶尺⼨，导致的材料及其体系的结构与组成表现出奇特⽽明显改变的物理、化学和⽣物性能、以及由此产⽣的新现象和新⼯艺。