第三章纳米材料的制备方法

绪论1、纳米科技的提出：源自于费曼大师1959年在美国物理学会年会上的一次演讲。

Richard Feynman：世界上首位提出纳米科技构想的科学家。

2、纳米材料（1）纳米材料的定义：物质结构在三维空间至少有一维处于纳米尺度，或由纳米结构单元组成且具有特殊性质的材料（也是以维数划分纳米材料的原因）（2）纳米尺度：1-100 nm范围的几何尺；纳米的单位:1 nm = 10^-9 m，即千分之一微米(μm)。

（3）纳米结构单元：具有纳米尺度结构特征的物质单元，包括纳米团簇、纳米颗粒、纳米管、纳米线、纳米棒、纳米片等（4）纳米材料的维度：○1零维：纳米团簇、纳米颗粒、量子点（三维尺度均为纳米级，没有明显的取向性，近等轴状）○2一维：纳米线、纳米棒、纳米管（单向延伸、二维尺度为纳米级、第三维尺度不限，、直径大于100 nm，具有纳米结构）○3二维：纳米片、纳米带、超晶格、纳米薄膜（一维尺度为纳米级，面状分布，，厚度大于100 nm，具有纳米结构）○4三维：纳米花、四脚针等（包含纳米结构单元，三维尺寸均超过纳米尺度，由不同型低维纳米结构单元复合形成）（5）纳米材料的分类○1具有纳米尺度外形的材料○2以纳米结构单元作为主要结构组分所构成的材料3、久保理论：即金属的超微粒子将出现量子限域效应，显示出与块体金属显著不同的性能；金属纳米粒子，量子限域效应。

4、扫描隧道电子显微镜(STM)：将探针靠近导电材料表面进行扫描，获得表面图像。

分辨率达0.1~0.2 nm，可以直接观察和移动原子。

5、原子力显微镜(AFM)：利用针尖和材料原子间的相互微弱作用力来获得材料表面的形貌图像。

可用于研究半导体、导体和绝缘体。

AFM三大特点：原子级高分辨率、观察活生命样品和加工样品的力行为成就。

6、纳米科技的研究内容：纳米科学、纳米技术与纳米工程分支学科：纳米力学：研究物体在纳米尺度的力学性质纳米物理学：研究物质在纳米尺度上的物理现象及表征纳米化学：研究纳米尺度范围的化学过程及反应纳米生物学：利用纳米的手段解决生物学问题，在分子水平揭示细胞内外的物质、能量与信息交换机制；纳米医学：利用纳米科技解决医学问题的边缘交叉学科纳米材料学：包括纳米材料的成分、结构、性能与使用效能四个方面。

纳米银颗粒的制备及其生物应用第一章纳米银颗粒的制备近年来，纳米技术的快速发展为制备纳米材料提供了新的思路和手段。

纳米银颗粒是一种重要的纳米材料，具有优异的物理化学性质和广泛的生物应用价值。

本章将介绍几种常见的纳米银颗粒制备方法。

1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备纳米银颗粒的一种常用方法。

其基本原理是在水相中加入氢氧化钠、硝酸银等化学试剂，调节溶液的pH值和温度，使之发生聚合反应，最终制得纳米银颗粒。

2. 化学还原法化学还原法是制备纳米银颗粒的常见方法之一。

该方法基于还原剂对银离子的还原作用，使银离子逐渐为金属银还原成纳米银颗粒。

3. 光化学法光化学法是使用光去还原银离子制备纳米银颗粒的方法。

其具体原理是利用光照后的电子能量使得还原剂对银离子进行还原，形成纳米银颗粒。

第二章纳米银颗粒的生物应用纳米银颗粒具有优异的物理化学性质和生物学特性，已被广泛应用于医学领域、生物成像、抗菌材料等领域。

1.抗菌作用纳米银颗粒具有较强的抗菌作用，对多种细菌、真菌和病毒等有杀灭作用。

其抗菌机制主要是通过破坏细胞膜和细胞壁、电子转移和氧化应激等方式实现。

2.生物成像纳米银颗粒在生物成像中表现出较好的成像效果。

其主要原因是纳米银颗粒表面的等离子体共振（SPR）效应，使得其在近红外区域具有强烈的吸收和散射光信号，因此在纳米粒子标记的生物体内成像效果非常突出。

3.治疗肿瘤近年来，纳米银颗粒因其优异的物理化学性质和生物学特性被广泛应用于肿瘤治疗。

研究表明，纳米银颗粒可以抑制肿瘤细胞增殖，并对肿瘤组织产生热效应，从而达到治疗作用。

第三章纳米银颗粒的应用前景随着纳米技术的不断发展，纳米银颗粒在医学、生物学、环境保护等领域有着广阔的应用前景。

纳米银颗粒在医药领域可以应用于抗菌材料、诊断成像和疾病治疗等方面，同时也可作为环境净化材料、电子材料、植物保护等领域的新兴应用。

总之，纳米银颗粒作为一种重要的纳米材料，在生物医学应用、环境治理等领域有着广泛的应用前景。

纳米材料的制备方法
纳米材料是一种具有纳米尺度特征的材料，其在材料科学领域具有重要的应用
价值。

制备纳米材料的方法多种多样，包括物理方法、化学方法、生物方法等。

下面将介绍几种常见的纳米材料制备方法。

首先，物理方法是一种常见的纳米材料制备方法。

其中，溅射法是一种常用的
物理方法。

通过在真空环境中，利用高能粒子轰击靶材，使靶材表面的原子或分子脱落，从而在基底上形成纳米薄膜。

此外，还有气溶胶法、机械合金化等物理方法也被广泛应用于纳米材料的制备过程中。

其次，化学方法也是一种常见的纳米材料制备方法。

溶胶-凝胶法是一种常用
的化学方法。

通过将溶胶中的溶质在溶剂中溶解，并在一定条件下使其成为凝胶，然后通过热处理或化学处理，形成纳米材料。

此外，还有水热法、溶剂热法等化学方法也被广泛应用于纳米材料的制备过程中。

另外，生物方法也是一种新兴的纳米材料制备方法。

生物合成法是一种常用的
生物方法。

通过利用微生物、植物或动物等生物体内的代谢活性，将金属离子还原成金属纳米颗粒，从而实现纳米材料的制备。

此外，还有基因工程法、生物矿化法等生物方法也被广泛应用于纳米材料的制备过程中。

总的来说，纳米材料的制备方法多种多样，每种方法都有其独特的优势和适用
范围。

在实际应用中，可以根据需要选择合适的制备方法，以获得所需的纳米材料。

随着纳米材料制备技术的不断发展和创新，相信纳米材料将在材料科学领域发挥越来越重要的作用。

《纳米材料与器件》课程教学大纲（三号黑体）一、课程基本信息（四号黑体）二、课程目标（四号黑体）（一）总体目标：（小四号黑体）本课程是为材料化学专业和全校非材料类专业学生开设的一门专业选修课程。

通过课程的开设，使学生在了解纳米技术在工程实践中最新发展趋势的基础上，全面学习纳米材料的基本概念与性质，重点掌握纳米材料的制备技术，熟悉纳米材料的性能表征手段，逐步建立起纳米材料的结构、性能、制备、表征、应用这一系统的知识体系，最终使学生具有能够根据实践需求完成对纳米材料设计的能力，为从事这方面的学习与工作奠定坚实的基础。

（二）课程目标：（小四号黑体）《纳米材料与器件》课程系统建立纳米材料的结构、性能、制备、表征、应用这一系统的知识体系。

本课程目标如下：课程目标1：纳米纳米材料的基本概念与性质，课程目标2：纳米材料的制备方法；课程目标3：纳米材料的表征方法；课程目标4：纳米材料工程实践中的应用。

课程目标L通过绪论2学时的学习，使学生了解材料发展的历史，全面掌握纳米材料的定义、纳米效应，加深了解材料尺寸对材料性能的影响，从构效关系的角度思考材料性能改善的特定路径。

课程目标2：在已有学习常规材料制备方法的基础上，深入理解纳米材料制备过程控制的核心问题,把握纳米材料的团聚的分类、成因、前提、解决方法，深入体会不同制备方法的原理，学会用过程分析的理念去认知材料的制备过程。

课程目标3：结构决定性能，借助仪器分析，表征纳米材料组成、尺寸、形貌、一致性、缺陷等特征结构，结合性能评估深入理解材料的构效关系。

课程目标4：《纳米材料与器件》是材料类工科选修课，理论学习的目标是工程实践。

因此，本课程作为教学的重要环节，重点突出纳米材料在能源、环保、日常生活中的重要应用，将纳米材料的制备、表征、应用贯穿于工程实践当中，学以致用，激发学生的工程实践探索兴趣。

（要求参照《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》，对应各类专业认证标准，注意对毕业要求支撑程度强弱的描述，与“课程目标对毕业要求的支撑关系表一致）（五号宋体）（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系（小四号黑体）（大类基础课程、专业教学课程及开放选修课程按照本科教学手册中各专业拟定的毕业要求填写“对应毕业要求”栏。

《纳米技术及纳米材料》教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：纳米技术及纳米材料课程英文名称：Nanotechnology and Nanomaterials课程编号：06142130课程类型：专业课总学时数：36学分：2学分适用专业：化工类专业三年级先修课程：大学物理，无机化学，有机化学，物理化学开课院系：化工与制药学院二、课程的性质和任务本课程是化工工艺专业的一门专业选修课，它研究了纳米材料的结构和性能及制备方法，以及纳米材料的应用以及纳米科技的新进展。

本课程主要任务是使学生对纳米材料这样一种新的材料具有一个比较广泛的了解。

为以后工作、学习及毕业论文实验提供必要的知识面和方法。

三、课程教学基本要求开此课前学生应已学过大学物理、无机、有机、及物理化学等基础课。

四、理论教学内容和基本要求第一章纳米科学与技术的基本概念1．纳米科学与技术2．表纳米科学技术的发展史3．纳米材料是纳米科技的重要组成部分4．纳米材料的定义基本要求：了解纳米材料的发展史及重要性理解纳米科学与技术掌握纳米材料的定义第二章纳米材料的结构和优异性能1．纳米材料的结构2．纳米材料的结构相变3．表面效应4．纳米材料的结构缺陷5．小尺寸效应6．纳米相块体材料7．纳米非晶态材料和纳米材料8．量子效应基本要求：了解：纳米材料的表面效应、结构相变、及量子效应理解：小尺寸效应及结构缺陷掌握：纳米材料的结构第三章纳米材料的制备1．制备团簇和纳米粒子的物理法2．溅射、热蒸发方法与激光蒸发技术的比较3．氢电弧等离子体法制备纳米粒子4．纳米粒子的化学合成5．溶胶—凝胶法6．球磨法基本要求：了解：纳米材料的一些制备方法，包括溅射法、热蒸发法、溶胶—凝胶法、球磨法等。

理解：制备方法的原理第四章纳米材料的应用1．在化工产品中的应用2．在环保健康方法的应用3．在医药卫生领域的应用4．在电子工业产品中的应用5．纳米催化6．超细非晶态合金催化基本要求：了解：纳米材料的一些基本应用理解：纳米催化的原理及超细非晶态合金催化第四章纳米结构的测试技术和仪器1．扫描隧道显微镜的基本原理2．其他类似的检测仪器3．纳米结构检测技术的应用研究基本要求：了解：纳米结构的测试仪器理解：扫描隧道显微镜的基本原理第五章纳米科技应用的新结合点1．纳米催化剂制备新思路2．纳米组装和纳米微球3．纳米电子器件4．纳米线生长的新机理5．纳米技术发展动向6．纳米科学与技术要在应用中求得发展基本要求了解：纳米科技应用的新思路理解：纳米材料发展动向五、有关教学环节的要求本课程主要为课堂教学，考核方法为开卷或闭卷方式，成绩评定按平时30%+考试成绩70%。

《纳米技术》课程大纲一、课程概述课程名称（中文）：纳米技术（英文）：Nanotechnology课程编号：14371073课程学分：2学分课程总学时：32学时课程性质：专业选修课二、课程内容简介（300字以内）《纳米技术》属于材料科学与工程专业的专业选修课，它研究了纳米材料的结构和性能及制备方法，纳米材料的应用以及纳米技术的新进展。

课程的任务在于通过本课程的学习，使学生对纳米材料这样一种新的材料具有一个比较广泛的了解：能掌握纳米材料的结构和优异性能，掌握纳米材料的制备与应用以及了解纳米结构的测试仪器和技术。

同时开拓科技视野，并通过相关资料查询、阅读、综合分析与讨论，对纳米材料与纳米技术领域内最新进展和成果有所了解。

三、教学目标与要求要求通过本课程的教学，使学生了解、熟悉和掌握如下知识：1．了解纳米材料与技术的基本概述；2．掌握纳米材料的结构和优异性能；3．掌握纳米材料制备；4．掌握纳米材料的应用；5．了解纳米测量技术与仪器；6．了解纳米科技应用的新结合点。

教学要求：开此课前学生应已学过大学物理、无机、有机及物理化学等基础课。

四、教学内容与学时安排第一章纳米科学与技术的基本概念（2学时）1. 教学目的与要求：了解纳米材料的发展史及重要性理解纳米科学与技术掌握纳米材料的定义2. 教学重点与难点：纳米科学与技术、纳米材料的定义第一节纳米科学与技术（0.5学时）第二节纳米科学技术的发展史（0.5学时）第三节纳米材料是纳米科技的重要组成部分（0.5学时）第四节纳米材料的定义（0.5学时）第二章纳米材料的结构和优异性能（9学时）1. 教学目的与要求：了解纳米材料的表面效应、结构相变及量子效应理解小尺寸效应及结构缺陷掌握纳米材料的结构2. 教学重点与难点：纳米材料的结构第一节纳米材料的结构（2学时）一、纳米金属粒子的结晶形态和尺寸分布（1学时）二、富勒烯家族（0.5学时）三、纳米粒子尺寸分布的测定（0.5学时）第二节纳米材料的结构相变（0.5学时）第三节表面效应（0.5学时）第四节纳米材料的结构缺陷（1学时）一、X射线衍射数据随晶粒尺寸、应变和缺陷量的改变（0.5学时）二、应用X射线衍射线形精炼方法和线形分析方法研究纳米Cu和Ag的缺陷（0.5学时）第五节小尺寸效应（2学时）一、特殊的力学性质（0.5学时）二、特殊的热学效应（0.5学时）三、特殊的光学效应（0.5学时）四、特殊的磁性（0.25学时）五、引人注目的化学性质（0.25学时）第六节纳米相块体材料（2学时）一、晶粒（0.75学时）二、原子缺陷和位错（0.25学时）三、微孔（0.25学时）四、晶界（0.25学时）五、稳定性（0.25学时）六、纳米固体材料的力学性能（0.25学时）第七节纳米非晶态材料和纳米晶材料（0.5学时）第八节量子效应（0.5学时）第三章纳米材料的制备（9学时）1. 教学目的与要求：了解纳米材料的一些制备方法，包括溅射法、热蒸发法、溶胶-凝胶法、球磨法等。

一种晶体学取向可控的硫化锌一维纳米材料的制备方法1.引言1.1 概述概述硫化锌一维纳米材料因其独特的结构和性质，在光电子学、能源储存和传感器等领域具有广泛的应用前景。

然而，目前制备硫化锌一维纳米材料的方法存在晶体学取向不可控的问题，限制了其在实际应用中的进一步发展和应用。

本文旨在介绍一种新的方法，可以实现硫化锌一维纳米材料的晶体学取向可控制。

通过该方法，可以精确调控硫化锌纳米材料的晶格定向，从而改善其电学、光学和力学性能。

这不仅可以提高硫化锌一维纳米材料的性能，还有助于优化其在光电子学和能源储存等应用中的表现。

本文的结构如下：引言部分介绍了硫化锌一维纳米材料应用的背景和意义，概述了文章结构和目的；正文部分系统阐述了硫化锌一维纳米材料的应用和制备方法；结论部分总结了实验结果，并展望了制备方法的优势和前景。

本文的研究对于推动硫化锌一维纳米材料的发展和应用具有重要的意义，有望为相关领域的研究人员提供有价值的参考和启示。

通过晶体学取向可控的制备方法，硫化锌一维纳米材料有望在光电子学和能源储存等领域展现出更广阔的应用前景。

随着对该制备方法的进一步优化和改进，硫化锌一维纳米材料将在多个领域展现出更优异的性能和更广泛的应用前景。

文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的分章节概述，以及各个章节的主要内容介绍。

1.2 文章结构本文主要分为以下几个章节：第一章引言在这一章节中，将对整篇文章进行概述，介绍硫化锌一维纳米材料的制备方法以及其在晶体学取向方面的可控性。

同时，对文章的结构进行简要说明。

第二章正文2.1 硫化锌纳米材料的应用在这一章节中，将详细介绍硫化锌纳米材料在各个领域的应用。

主要包括光电器件、传感器、催化剂等方面，并分析其在这些领域中的优势和应用前景。

2.2 硫化锌纳米材料的制备方法在这一章节中，将详细介绍制备硫化锌纳米材料的方法。

主要包括溶剂热法、气相沉积法、溶胶凝胶法等方法，并对各种方法的优缺点进行比较和分析，重点探讨一种晶体学取向可控的制备方法。