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各种纳米结构

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Less-CommonNanostructuresintheFormsofVegetation

OxanaV.KharissovaandBorisI.Kharisov*

UniVersidadAuto´nomadeNueVoLeo´n,CiudadUniVersitariaUANL,SanNicola´sdelosGarza,N.L.66450Mexico

Nanostructuresintheformsofvarietiesofvegetationarereviewed,inparticularnanotreesandtheir

agglomerates,nanobushes,nanomushrooms,nanoflowers,nanograss,andnanosheafs,amongmanyothers.

Synthesismethods,influenceofreactionconditionsonthestructuraltypesofproducts,properties,formation

mechanisms,andcurrentandfutureapplicationsarediscussed.Thesenanostructurespossessaseriesofuseful

properties(magnetic,semiconducting,field-emission,etc.)andapplications,mainlyincatalysis,aswellas

forcreationofnanomaterials,solarcells,andinmedicinefortumortreatments,amongotheruses.

Introduction

Whenthenanotechnologyareabegantodevelopintensively

asanindependentfieldinthefrontiersofphysics,chemistry,

materialschemistryandphysics,medicine,biology,andother

disciplinestwodecadesago,suchtermsas“nanoparticle”,

“nanopowder”,“nanotube”,“nanowire”,“nanoring”,“nanorod”,

“nanobelt”,“nanocluster”,“nanosheet”,“nanodot”,“nanoalloy”,

“nanoribbon”,“nanoplate”,“nanoneedle”,“nanocone”,“nanofil-

ament”,“nanowall”,and“nanofilm”rapidlybecomevery

common,especiallythefirstfournanoforms.Forinstance,a

simplesearchusingSciFinderresultsinhundredsofthousands

ofarticleswithkeywords“nanoparticle”or“nanotube”.Atthe

sametime,duringthelastyears,effortsofresearchershaveled

toreportsofenormousnumberofthenanostructuretypesabove

andthediscoveryofmorerarespecies,suchas“nanodumb-

bells”,“nanoflowers”,“nanorices”,“nanolines”,“nanotowers”,

“nanoshuttles”,“nanobowlings”,“nanowheels”,“nanofans”,

“nanopencils”,“nanotrees”,“nanoarrows”,“nanonails”,“nano-

bottles”,or“nanovolcanoes”,amongmanyothers.Theproblem

ofhowtonameadiscoveredrarenanostructureiscommonly

resolvedaccordingtotheimaginationofresearchers.Because

anynovelnanoform/nanostructurecouldtheoreticallybecome

useful,unexpectedandunpredictableapplications(asfor

examplefamousgraphene,discoverednotlongago1),eachnew

achievementiswelcomeduetoanextremeimportanceof

nanotechnologyatthismomentandinthefuture.Withouta

goodunderstandingofthereasonsforshapeformation,ap-

proachestothesynthesisofnanostructurescanbehardtocarry

out.

Accordingtotheavailableliterature,nouniversalgeneraliza-

tionofrareandcommonnanostructuresiscurrentlyobserved.

Severalexistingclassificationsarerelatedtodimensionalityof

thenanostructureitselfanditscomponents2,3(forinstance,0D

clustersandparticles,1Dnanotubesandnanowires,2Dnano-

platesandlayers,3Dcore/shellnanoparticlesorself-assembled

massives,intermediatedimensionalnanostructuresasfractals

ordendrimers)ortheclassificationbasedonthetriadsymmetry

group-shellcomposition-structuralformulaoftheshell(here

nanostructuresaredividedinbranches,classes,andsubclasses

determinedbythesymmetrygroupofashellandthesetsof

thequantumnumbersofastructure).4Inaddition,anonformal

classification,whichisnotdirectlyrelatedwithdimensionality

andchemicalcompositionofnanostructure-formingcompound

orcompositeandbasedmainlyontheless-commonnanostruc-

tures,wasoffered.5Thisreviewisfocusedtotheexaminationofless-common

nanostructures(i.e.,publishedmainlyintherangeof1-100

reports)intheshapeofvarietiesofvegetation(trees,bushes,

grass,flowers,andmushrooms,etc).Suchstructures,aswill

beshownbelow,possessunusualshapesandfrequentlyhigh

surfacearea,whichmakethemveryusefulforcatalyticand

medicalapplications,amongothers.Severalexamples,discussed

inthisreview(forexampletree-orbroccoli-likestructures),

possessnanoscale(<100nm)widthsandhigher(sometimes

>500)lengthsorheights,whichformallyexceednanoscale

range.

Nanotrees.NanotreesinGeneral.Tree-likeisarelatively

frequentnano-andmicrostructuraltype,obtainedforaseries

ofinorganiccompounds,mostlyforsilicon,silica,andcarbon.

Generally,theyarecloselyrelatedtonanowires,whichare

modifiedwithbranches,sometimestheyareproducedfrom

them,6andcanappeartogetherwithothernanostructures.In

thecaseofsilicon,thestructureandelectronicpropertiesofits

nanotreesusinglargescalequantummechanicalsimulations

wereinvestigated.7Electronicstructureanalysisshowedthat

theformationofnanotreeswasaccompaniedbyanarrowing

oftheHOMO-LUMOgap;thisfactcouldleadtotheir

applicationinmoleculardevicesduetothepredictedenhance-

mentintheconductingproperties.Sinanotreeswerefoundto

besuitablealsoforthermoelectricalapplications.8Theeffects

oftrimethylaluminium(TMA)onsiliconnanowiresgrownby

CVDwereinvestigatedinthe650-850°Cgrowthtemperature

rangeusingAuasthegrowthcatalystandSiH4inH2carrier

gasastheSiprecursor.9Dependingonsubstratetemperature

andTMApartialpressure,thestructure’smorphologyevolved

fromwirestotaperedneedles,pyramids,ornanotrees(theTMA

presencewaslinked,inparticular,toabranchedgrowthleading

toSinanotrees).

Hierarchicalsiliconoxycarbidetree-likenanostructures,which

consistedoftrunksandabundantbranches,werefabricatedby

electronirradiationoforganosiliconpolymers.10Thenanotree

structureshadtwodifferentmorphologies,cluster-assembled

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纳米核壳结构简介

纳米核壳结构简介

1 核壳结构微纳米材料应用技术

摘要 ....................................................................................................... 2

1核壳型纳米粒子的定义及分类 ....................................................... 2

1.1 核壳型纳米粒子定义 ............................................................. 2

1.2 核壳型纳米粒子分类 ............................................................. 2

2 核壳结构微纳米材料形成机理 ...................................................... 3

3有机—有机核壳结构微纳米材料制备 ........................................... 3

3.1乳液聚合法 .............................................................................. 3

3.2悬浮聚合法 .............................................................................. 3

4有机—无机核壳结构微纳米材料制备 ........................................... 4

4.1无皂聚合法 .............................................................................. 4

纳米结构与纳米材料25个题目+完整答案

纳米结构与纳米材料25个题目+完整答案

1

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？

各种泵结构

各种泵结构

各种泵结构

API，是美国石油协会（American Petroleum Institute）的简称。出版API610标准的目的是为了提供一份采购规范，以便于离心泵的制造和采购。API610（第七版）是针对石油炼厂用离心泵提出的，其标准名为《一般炼厂用离心泵》（Centrifugal Pumps for

General Refinery Services）。但实际上，使用API610标准的不仅是石油炼厂，石油、化工、天然气等领域均时常采用API610标准。为适用这一需要，1995年颁布的API610（第八版）改名为《石油、重化学和天然气工业用离心泵》（Centrifugal Pumps

for Petroleum, Heavy Chemical, and Gas Industry Services），并在内容上较上一版有较大的变动。

API610对节能问题备受关注。API610要求制造厂和使用厂在设备的制造、选用和运行等所用环节中积极寻求创新的节能方法。如果这种节能方法能提高效率并降低使用期的总费用而不致牺牲安全或可靠性，则应鼓励采用。另外选择设备时的评定标准应以设备在使用寿命期内的总费用为准，而不是以设备的采购费用为准。

目前在石油和化工领域，API610是使用最为频繁的离心泵用国际标准。国际标准化组织也采纳了API610标准，付之于标准号ISO/CD13709。API610对石油工业、重化学工业和天然气工业用离心泵（包括用作为水力回收水轮机而作逆运转的泵）提出了最低限度的要求。符合API610标准的离心泵常称为API泵。

API泵连续运转周期至少为3年，可靠性很高。API泵的适用范围很广，其涉及的泵型有三大类泵，即悬臂式（Overhung）、两端支撑式（Between Bearings）和立式悬吊式（Vertical Suspended）。如表1。其中OH1、OH4、OH5只有当买方指定和制造厂业已证明对此种泵富有经验时才可以提供。

1 二硫化钼纳米结构

1 二硫化钼纳米结构

1 石墨烯-二硫化钼二维复合材料在光电子

器件上的应用研究进展

1.石墨烯介绍

石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，具有独特的零带隙能带结构，是一种半金属薄膜材料。石墨烯不仅有特殊的二维平面结构，还有着优良的力学、热学、电学、光学性质。其机械强度很大，断裂强度比优质的钢材还要高，同时又具备良好的弹性、高效的导热性以及超强的导电性。石墨烯又是一种禁带宽度几乎为零的特殊材料，其电子迁移速率达到了1/300光速。由于石墨烯几乎是透明的，因此光的透过率可高97.7%。此外，石墨烯的加工制备可与现有的半导体CMOS(Complementary

metal-oxide-semiconductor transistor)工艺兼容，器件的构筑、加工、集成简单易行，在新型光电器件的应用方面具有得天独厚的优势。目前，人们已利用石墨烯开发出一系列新型光电器件，并显示出优异的性能和良好的应用前景。

石墨烯具有独特的二维结构，并且能分解为零维富勒烯，也可以卷曲成一维碳纳米管，或堆积成为三维石墨。石墨烯力学性质高度稳定，碳原子连接比较柔韧，当施加外力时，碳原子面就会发生弯曲形变。在理想的自由状态下，单层石墨烯并非完美的平面结构，表面不完全平整，在薄膜边缘处出现明显的波纹状褶皱，而在薄膜内部褶皱并不显，多层石墨烯边缘处的起伏幅度要比单层石墨烯稍小。这也说明了石墨烯在受到拉伸、弯曲等外力作用时仍能保持高效的力学稳定性。在一定能量范围内,石墨烯中的电子能量与动量呈线性关系，所以电子可视为无质量的相对论粒子即狄拉克费米子。通过化学掺杂或电学调控的手段，可以有效地调节石墨烯的化学势，使得石墨烯的光学透过性由“介质态”向“金属态”转变。石墨烯的功函数与铝的功函数相近，约为4.3eV，因此在有机光电器件中有望取代铝来做透明电极。近年来所观测到的显著的量子霍尔效应和分数量子霍尔效应，证实了石墨烯是未来纳米光电器件领域极有前景的材料。