纳米材料的形貌控制综述
- 格式：doc
- 大小：407.00 KB
- 文档页数：9
下载文档原格式
合集下载
纳米科技技术的质量控制方法解析
纳米科技技术的质量控制方法解析引言：纳米科技技术作为当代科技领域中的热门话题，正在迅猛发展并广泛应用于各个领域。
然而，由于其微小尺度和特殊性质，如何有效地对纳米材料和器件进行质量控制成为了一个重要且具有挑战性的问题。
而纳米科技技术的质量控制方法正是为了解决这一问题而诞生的，本文将对纳米科技技术的质量控制方法进行解析。
一、纳米材料的质量控制方法纳米材料的质量控制方法主要包括物理方法、化学方法和结构表征方法。
1. 物理方法：物理方法主要依靠纳米材料的物理性质进行质量控制。
例如，通过粒度分析仪可以测量纳米颗粒的粒径分布，以评估材料的均一性和分散性能。
同时，采用透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）等高分辨率显微技术，可以观察纳米材料的形貌、晶体结构和尺寸，并进一步验证材料的质量。
2. 化学方法：化学方法主要通过纳米材料的化学性质和反应行为来评估其质量。
例如，采用光谱分析（如紫外-可见吸收光谱、红外光谱等）可以对纳米材料的能带结构、化学成分和纯度进行分析。
此外，通过在纳米材料表面引入特定的功能基团，可以评估材料的表面活性和稳定性。
3. 结构表征方法：结构表征方法主要通过对纳米材料的结构进行分析，以评估其质量和性能。
例如，X射线粉末衍射（XRD）技术可以用于研究纳米材料的晶体结构、晶格参数和晶体缺陷。
此外，核磁共振（NMR）技术可以揭示纳米材料的化学键信息和分子构型。
二、纳米器件的质量控制方法纳米器件的质量控制方法主要涉及材料制备、器件加工和性能测试等方面。
1. 材料制备：材料制备是纳米器件质量控制的基础，主要包括制备原料的纳米材料、材料合成和成型等步骤。
制备纳米材料时需要控制合成条件，如反应温度、反应时间和反应物浓度等，以获得粒径均一、形貌规整的纳米材料。
在材料成型过程中，必须控制加工工艺参数，如温度、压力和速度等，以确保器件的形状、尺寸和结构的一致性。
2. 器件加工：纳米器件的加工过程需要借助先进的微纳加工技术，如电子束曝光、离子束刻蚀和光刻等。
纳米材料的形貌控制
纳⽶材料的形貌控制纳⽶材料的形貌控制摘要形貌及尺⼨规整可控的纳⽶晶体的合成是⽬前⼗分引⼈注⽬的纳⽶材料研究领域。
制备合成中的形貌调控及其功能化是这些纳⽶材料能够得到应⽤的关键问题。
研究者们希望在纳⽶晶的任⼀阶段均能实现控制并在期望的阶段停⽌，从⽽得到尺⼨、形态、结构及组成确定的纳⽶晶体。
本⽂对纳⽶材料的基本概念、纳⽶材料的分类和纳⽶材料的合成⽅法以及纳⽶技术应⽤状况作了介绍，并基于晶核的⽣成、晶核进化为晶种以及晶种⽣长为晶体三个阶段，论述了各种在纳⽶材料的合成过程中，从热⼒学和动⼒学⽅⾯如何调控晶体形貌。
探索纳⽶粒⼦的调控合成对于纳⽶材料的规模化⽣产及应⽤具有重要的理论价值和指导意义。
关键词：纳⽶材料，晶核，晶种，形貌控制⽬录1 前⾔ (1)2 纳⽶材料的简介 (1)2.1 纳⽶材料的概念 (1)2.2 纳⽶材料的研究历史 (2)2.3 纳⽶材料的分类 (2)2.4 纳⽶材料的基本特性 (4)2.4.1 量⼦尺⼨效应 (4)2.4.2 表⾯效应 (4)2.4.3 宏观量⼦隧道效应 (5)2.4.4 ⼩尺⼨效应 (5)2.4.5 介电限域效应 (5)2.5 纳⽶材料的物理与化学特性 (6)2.5.1 物理特性 (6)2.5.2 化学特性 (8)3 纳⽶材料的制备⽅法 (9)3.1 物理⽅法 (9)3.1.1 ⽓体蒸发法 (9)3.1.2 真空冷凝法 (9)3.1.3 物理粉碎法 (9)3.1.4 机械球磨法 (9)3.1.5 溅射法 (10)3.2 化学⽅法 (10)3.2.1 ⽓相反应法 (10)3.2.2 沉淀法 (10)3.2.3 ⽔热反应法 (11)3.2.4 溶胶-凝胶法 (11)3.2.5 微乳液法 (11)3.2.6 醇盐分解法 (12)3.2.7 喷雾热解法 (12)3.2.8 化学还原法 (12)4 纳⽶材料的形貌控制 (13)4.1 纳⽶材料形貌研究的意义及进展 (13)4.2 纳⽶材料形貌控制主要机理 (13)4.3纳⽶粒⼦合成的动⼒学过程分析 (13)4.3.1 成核阶段的控制 (14)4.3.2 ⽣长阶段的控制 (16)4.3.3 熟化过程的控制 (17)4.4纳⽶粒⼦合成的热⼒学过程分析 (18)5 ⽣长环境相对晶体⽣长形貌的影响 (19)5.1 溶液过饱和度的影响 (19)5.2 溶液pH值的影响 (20)5.3 温度的影响 (21)5.4 杂质的影响 (21)6 结论及展望 (22)参考⽂献 (23)1 前⾔纳⽶技术作为21世纪的主导科学技术，将会像20世纪70年代微⽶技术在世纪交的信息⾰命中起的关键作⽤⼀样，给⼈类带来⼀场前所未有的新的⼯业⾰命。
纳米晶体材料的形貌控制和性能优化技术
纳米晶体材料的形貌控制和性能优化技术纳米晶体材料具有与传统材料相比独特的性质和应用潜力，它们在材料科学和工程领域中引起了广泛的关注。
纳米晶体材料的形貌控制和性能优化技术是实现其各种应用的关键，本文将详细探讨这些技术的原理、方法和应用。
形貌控制是指在纳米晶体材料制备过程中调控其形态和结构。
通过合理的形貌控制，可以调节纳米晶体的表面积、孔隙结构、晶体形状等特征，从而调整其物理、化学和力学性能。
常用的形貌控制方法包括溶胶-凝胶法、水热法、电化学沉积法、热分解法等。
这些方法通过调节反应条件、添加表面活性剂、改变溶剂热力学性质等手段，可以实现对纳米晶体形貌的精确控制。
一种常用的形貌控制技术是溶胶-凝胶法。
该方法通过溶胶中的原子或分子自聚合形成胶体粒子，然后通过凝胶反应固化成纳米晶体。
这种方法可以通过调节反应溶液的浓度、pH值、温度等参数，实现纳米晶体形貌的控制。
此外，利用表面活性剂可以在溶液中形成胶体粒子的核心-壳结构，通过调节表面活性剂的类型和浓度，可以调控纳米晶体的形貌。
水热法也是一种常用的形貌控制技术。
该方法利用高温高压水介质中的热力学性质，促使溶液中的原子或分子形成纳米晶体。
水热法具有反应温度低、反应时间短、成本低等优点，适用于制备各种形貌的纳米晶体材料。
通过调节反应温度、压力、溶液成分等参数，可以实现纳米晶体形貌的精确控制。
电化学沉积法是一种利用电化学反应控制纳米晶体形貌的技术。
该方法利用电极电位和电流密度的调节，使溶液中的离子在电极表面沉积形成纳米晶体。
电化学沉积法具有操作简单、形貌可调性强、制备成本低等优点。
通过调节电极材料、电解液成分和电流密度等参数，可以实现对纳米晶体形貌的准确控制。
除了形貌控制，性能优化也是纳米晶体材料研究的关键问题。
纳米晶体材料的性能受其晶格结构、晶界特征和表面性质的影响，因此通过调控纳米晶体的结构和表面特征，可以实现其性能的优化。
一种常用的性能优化技术是控制纳米晶体的尺寸和晶格结构。
纳米催化剂的形貌结构对催化性能的影响研究
纳米催化剂的形貌结构对催化性能的影响研究近年来，纳米科技的发展为催化领域带来了许多新的机遇和挑战。
纳米催化剂作为一种新型的催化材料，具有较高的比表面积、丰富的表面活性位点以及优异的催化性能。
然而，纳米催化剂的形貌结构对其催化性能有着重要的影响。
首先，纳米催化剂的形貌结构可以调控其比表面积。
纳米颗粒的尺寸越小，其比表面积就越大。
比表面积的增大意味着更多的活性位点暴露在表面上，从而提高催化剂的反应活性。
例如，金属纳米颗粒的形貌结构可以通过调节合成条件来控制。
研究表明，具有高指数晶面的金属纳米颗粒比表面积更大，因而具有更高的催化活性。
这是因为高指数晶面上的原子间距较小，有利于催化反应的进行。
其次，纳米催化剂的形貌结构还可以调控其晶格结构和晶体缺陷。
纳米颗粒的形貌结构可以影响其晶格结构的稳定性和晶体缺陷的生成。
晶体缺陷是指晶体中原子位置的缺失、替代或错位等。
晶体缺陷可以提供额外的活性位点，从而增强催化剂的催化性能。
例如，金属氧化物纳米颗粒的形貌结构可以通过调节合成条件来控制。
研究发现，具有较高晶体缺陷密度的金属氧化物纳米颗粒具有更高的催化活性。
这是因为晶体缺陷可以提供更多的活性位点，促进催化反应的进行。
此外，纳米催化剂的形貌结构还可以调控其表面电子结构。
纳米颗粒的形貌结构可以改变其表面电子结构的局域性和能带结构。
表面电子结构的改变可以调控催化剂的吸附能力和反应活性。
例如，金属纳米颗粒的形貌结构可以通过调节合成条件来控制。
研究表明，具有较高表面电子密度的金属纳米颗粒具有更高的催化活性。
这是因为表面电子密度的增加可以增强催化剂与反应物之间的相互作用，促进催化反应的进行。
总之，纳米催化剂的形貌结构对其催化性能有着重要的影响。
通过调控纳米颗粒的形貌结构，可以实现对纳米催化剂的比表面积、晶格结构和表面电子结构的调控，从而提高催化剂的反应活性。
因此，研究纳米催化剂的形貌结构对催化性能的影响具有重要的理论和应用价值。
纳米材料的形貌控制.(DOC)
纳米材料的形貌控制1 概述纳米材料是指材料的三维尺寸中至少有一维处于纳米尺度(1-100 nm)，或由纳米尺度结构单元构成的材料。
随着纳米材料尺寸的降低，其表面的晶体结构和电子结构发生了变化，产生了如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等宏观物质所不具有的特殊效应，从而具有传统材料所不具备的物理化学性质。
纳米材料的尺度处于原子簇和宏观物质交界的过渡域，是介于微观原子或分子和宏观物质间的过渡亚稳态物质，它有着与传统固体材料显著不同的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应[1]，表现出奇异的光学、磁学、电学、力学和化学特性。
1.1 纳米材料的特性1.1.1 量子尺寸效应当粒子的尺寸下降到某一临界值时，其费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级，并且纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据的分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，使得能隙变宽的现象，称为纳米材料的量子尺寸效应。
当能级间距大于磁能、热能、静电能或超导态的凝聚能时，量子尺寸效应会导致纳米颗粒光、电、磁、热及超导电性能与宏观性能显著不同。
量子尺寸效应是未来光电子、微电子器件的基础。
1.1.2 小尺寸效应当纳米材料的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等外部物理量的特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米颗粒表面层附近的原子密度减小，从而导致其光、电、磁、声、热、力学等物质特性呈现出显著的变化：如熔点降低；磁有序向磁无序态，超导相向正常相的转变；光吸收显著增加，并产生吸收峰的等离子共振频移；声子谱发生改变等，这种现象称为小尺寸效应。
纳米材料的这些小尺寸效应为实用技术开拓了新领域。
1.1.3 表面效应表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变化而急剧增大后引起的材料性质上的变化。
随着材料尺寸的减小，比表面积和表面原子所占的原子比例将会显著增加。
例如，当颗粒的粒径为10 nm时，表面原子数为晶粒原子总数的20%，而当粒径为l nm时，表面原子百分数增大到99%。
纳米材料的形貌调控与结构性能研究
纳米材料的形貌调控与结构性能研究纳米材料（Nanomaterials）由于其独特的尺寸效应和表面效应在材料科学领域引起了广泛的关注。
在纳米尺度下，材料的形貌调控与结构性能研究成为了一个重要的研究领域。
本文将探讨纳米材料形貌调控的方法和其对结构性能的影响。
一、纳米材料形貌调控方法纳米材料的形貌调控是通过控制合成条件和材料结构的特殊设计来实现的。
常见的方法包括化学合成法、物理制备法和生物合成法等。
1. 化学合成法化学合成法是一种常用的纳米材料形貌调控方法。
通过控制反应条件、添加特定的添加剂和调节溶剂等来改变纳米材料的形貌。
例如，通过在溶液中引入表面活性剂可以控制纳米晶体的生长方向，从而实现形貌调控。
2. 物理制备法物理制备法是另一种常见的纳米材料形貌调控方法。
例如，通过磁控溅射法、激光烧结法等可以制备出具有不同形貌的纳米材料。
利用物理方法，可以调节纳米材料的多孔结构和片层结构等形貌特征。
3. 生物合成法生物合成法是一种新兴的纳米材料形貌调控方法。
通过利用生物体内存在的微生物、细胞和酶等对纳米材料进行生物合成，并通过调节相应的生物反应条件来实现纳米材料的形貌调控。
生物合成法在环境友好、资源节约等方面具有优势。
二、纳米材料形貌调控对结构性能的影响纳米材料的形貌调控对其结构性能具有重要影响。
通过调控纳米材料的形貌，可以改变其比表面积、晶体结构和晶格缺陷等特征，从而影响其光电、催化、力学和磁性等性能。
1. 光电性能纳米材料的形貌调控对其光电性能具有重要影响。
例如，通过合理调控纳米颗粒的形状和大小，可以实现对其吸收、发射和传导等光电过程的控制，从而提高纳米材料的光催化、光电传感和光电转换效率等性能。
2. 催化性能纳米材料的形貌调控对其催化性能的影响也十分显著。
通过调节纳米材料的形貌，可以改变其表面活性位点的暴露程度和结构稳定性，从而提高纳米材料的催化活性和选择性。
例如，通过调控纳米催化剂的形貌可以实现对其催化反应的选择性控制。
金纳米颗粒的制备及形貌控制的开题报告
金纳米颗粒的制备及形貌控制的开题报告
摘要：
金纳米颗粒是一种应用广泛的纳米材料，其制备方法和形貌控制在纳米科技中具有重要意义。
本文主要探讨了金纳米颗粒的制备方法、形貌控制以及其在生物医学、光学和电子学等领域中的应用。
关键词：
金纳米颗粒，制备，形貌控制
一、研究背景
金纳米颗粒是一种具有独特物理和化学性质的纳米材料，在许多领域具有广泛的应用前景。
金纳米颗粒的制备方法和形貌控制对其性质及应用具有很大的影响，因此被广泛研究。
二、制备方法
金纳米颗粒的制备方法主要包括化学还原法、电化学法、激光还原法等。
其中，化学还原法最为常用，其原理为在还原剂的作用下使金离子还原成金纳米颗粒。
化学还原法可以控制金纳米颗粒的尺寸、形状等性质，并且具有操作简单、灵活性强的优点。
三、形貌控制
金纳米颗粒的形貌对其性质和应用具有很大的影响。
在制备金纳米颗粒的过程中，引入不同的还原剂、表面修饰剂和模板等可以控制其形貌。
例如，添加有机酸可以制备出星形金纳米颗粒，而添加某些表面活性剂可以制备出长方形、六边形等形状的金纳米颗粒。
四、应用领域
金纳米颗粒具有在生物医学、光学、电子学等领域中的广泛应用。
在生物医学中，金纳米颗粒可以作为生物传感器、药物载体、生物成像
等方面的应用；在光学中，金纳米颗粒可以用于太阳能电池、增强拉曼光谱等；在电子学中，金纳米颗粒可以作为存储介质、传感器等应用。
五、结论与展望
金纳米颗粒的制备方法和形貌控制在纳米科技中具有重要意义，其应用前景广阔。
未来的研究方向应当致力于探索更加高效、环保的制备方法，并探索金纳米颗粒在更多领域的应用。
不同制备条件下聚苯乙烯微球的形貌控制研究
不同制备条件下聚苯乙烯微球的形貌控制研究聚苯乙烯微球是一种重要的微纳米材料，在生物医学、能源储存、环境治理等领域得到广泛应用。
由于其形貌对其性能和应用具有重要影响，制备条件对聚苯乙烯微球形貌的控制至关重要。
本文将从制备条件对聚苯乙烯微球形貌控制的影响方面进行研究。
一、溶剂类型和浓度对聚苯乙烯微球形貌的影响聚苯乙烯微球的制备通常采用悬浮聚合法。
在该制备方法中，溶剂类型和浓度对聚苯乙烯微球的形貌起到非常重要的作用。
以硅油为溶剂，正丁醇为助剂，十二烷基硫酸钠为表面活性剂，苯乙烯为单体，过硬脂酸为聚合稳定剂，采用自由基聚合反应制备聚苯乙烯微球。
在不同的溶剂类型和浓度下，可以得到不同形貌的微球，如球形、多孔球形、椭圆形等。
这是由溶剂的物理化学性质和单体的亲疏水性质所决定的。
二、温度对聚苯乙烯微球形貌的影响温度对聚苯乙烯微球的形貌控制也有重要的作用。
实验结果表明，随着反应温度的升高，聚苯乙烯微球的直径减小，表面粗糙度也逐渐减小，最终形成更规则、更光滑的聚苯乙烯微球。
温度的影响主要是通过影响聚合速率、聚合程度、单体扩散速率等方面实现的。
三、表面活性剂对聚苯乙烯微球形貌的影响表面活性剂是制备聚苯乙烯微球中不可或缺的成分，对聚苯乙烯微球的形貌也有一定的影响。
表面活性剂的作用是在单体微乳滴中引入水相，使单体在水相中扩散和聚合，形成聚苯乙烯微球。
在表面活性剂浓度适当的情况下，可以获得相对规则的聚苯乙烯微球。
但是，表面活性剂过多或过少，则会导致微球的形态不规则、不稳定、容易聚集等问题。
四、反应时间对聚苯乙烯微球形貌的影响反应时间也是影响聚苯乙烯微球形貌的重要因素。
实验结果表明，反应时间延长，聚苯乙烯微球的直径也会增大，形态也会趋向不规则化。
这是由于在反应过程中，单体聚合程度不断增加，导致微球的扩散速率下降，聚合速率逐渐减缓，最终形成规模较大、形态不规则的聚苯乙烯微球。
综上所述，不同制备条件下聚苯乙烯微球的形态存在较大的差异。
介孔二氧化硅材料的合成、形貌控制、组装及其性能研究
介孔二氧化硅材料的合成、形貌控制、组装及其性能研究一、本文概述Overview of this article随着纳米科学技术的快速发展，介孔二氧化硅材料（Mesoporous Silica Materials，简称MSMs）作为一种重要的无机纳米材料，因其独特的介孔结构、大的比表面积和良好的生物相容性等优势，在催化、吸附、分离、药物传输、生物传感器等领域展现出广阔的应用前景。
本文旨在全面综述介孔二氧化硅材料的合成方法、形貌控制技术、组装策略及其性能研究，以期为相关领域的研究者提供参考和借鉴。
With the rapid development of nanoscience and technology, mesoporous silica materials (MSMs), as an important inorganic nanomaterial, have shown broad application prospects in catalysis, adsorption, separation, drug delivery, biosensors and other fields due to their unique mesoporous structure, large specific surface area, and good biocompatibility. This article aims to comprehensively review the synthesis methods, morphology control techniques, assembly strategies, andperformance research of mesoporous silica materials, in order to provide reference and inspiration for researchers in related fields.本文将概述介孔二氧化硅材料的合成方法，包括模板法、溶胶-凝胶法、水热法等，并探讨各种方法的优缺点及适用范围。
纳米颗粒尺寸控制方法总结
纳米颗粒尺寸控制方法总结纳米颗粒是一种具有特殊物理、化学和生物特性的材料，在众多领域中都有广泛的应用。
为了充分发挥纳米材料的特性，尺寸控制是至关重要的。
本文将总结几种常用的纳米颗粒尺寸控制方法，包括物理方法、化学方法和生物方法。
1. 物理方法1.1. 溶剂蒸发法（Solvent Evaporation）溶剂蒸发法是最常用的纳米颗粒尺寸控制方法之一。
该方法通过控制溶剂的蒸发速率来控制颗粒的尺寸。
首先，在溶液中溶解所需材料，然后将溶液滴在表面上，并使其蒸发。
当溶剂逐渐蒸发时，颗粒会逐渐形成并沉积在基底上。
通过调整溶剂的挥发速率，可以控制颗粒的尺寸。
1.2. 焙烧法（Annealing）焙烧法是一种常用的尺寸控制方法，尤其针对金属纳米颗粒。
通过加热纳米颗粒，可以使其发生熔化和重结晶，从而改变其尺寸。
通过调整焙烧的温度、时间和气氛，可以控制纳米颗粒的生长和形貌。
1.3. 微乳液法（Microemulsion）微乳液法是一种常用的尺寸控制方法，在制备纳米颗粒方面具有优势。
微乳液是一种由胶束组成的稳定的乳状液体，其中纳米颗粒可以在胶束中形成并控制其尺寸。
通过调整微乳液的成分和比例，可以控制纳米颗粒的尺寸和形状。
2. 化学方法2.1. 水热合成法（Hydrothermal Synthesis）水热合成法是一种常用的纳米颗粒尺寸控制方法，尤其用于金属氧化物和碳材料的制备。
该方法利用高温高压下的反应条件，在水溶液中形成纳米颗粒。
通过调整反应温度、时间和溶液成分，可以控制纳米颗粒的尺寸和形貌。
2.2. 氧化还原法（Reduction-Oxidation）氧化还原法是一种常用的纳米颗粒尺寸控制方法，特别适用于金属纳米颗粒的合成。
该方法通过在溶液中添加还原剂和氧化剂，使金属离子在还原剂的作用下还原成金属纳米颗粒。
通过调整还原剂的浓度和反应条件，可以控制纳米颗粒的尺寸。
2.3. 溶胶-凝胶法（Sol-Gel）溶胶-凝胶法是一种常用的纳米颗粒合成方法，特别适用于无机纳米材料的制备。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
纳米材料的形貌控制摘要：本文对纳米材料的基本概念、纳米材料的分类和纳米技术应用状况作了介绍，并基于晶体生长的各个过程的方面的考虑, 综述了成分、结构和尺寸等几方面合成制备纳米材料的研究，重点论述了各种纳米材料的合成过程中热力学和动力学方面的影响。
通过在无机纳米材料、改性天然高分子以及金属纳米材料等方面的合成制备过程中的形貌控制和表征来具体的论述。
关键词：纳米材料晶核晶种形貌控制无机纳米材料1.前言：纳米技术作为2l 世纪的主导科学技术，将会像20世纪70年代微米技术在世纪交的信息革命中起的关键作用一样，给人类带来一场前所未有的新的工业革命。
近年来，纳米技术正向各个学科领域全面渗透，速度之快，影响面之广，出乎人们的意料之外[1,2]。
纳米技术与传统学科相结合形成的新兴学科包括有纳米电子学、纳米生物学和纳米医学、纳米材料学、纳米机械学、纳米物理学和化学、纳米力学和纳米测量学等学科。
这些新兴学科的发展趋势和潜力使我们完全有理由相信，21 世纪将会是一个纳米技术的世纪。
这个由纳米技术主导的世纪会在不久的将来带给人类新的信息时代、新的生命科学时代、新的医学时代、新的材料科学和制造技术时代。
目前，纳米技术的基础和应用研究正在我国兴起,为使我国在这场科学技术的巨大变革中能够赶上世界新技术的发展潮流，与发达国家齐头并进,我国的科技工作者正不断涉入纳米技术的不同研究领域,取得了很多可喜的成果。
纳米微观形貌的研究一直是当今材料研究领域的热门，获得具有规准、均一的纳米晶使其具有优异的电学性能、光学性能、磁学性能并能满足实际技术应用一直是材料化学的重要研究方向[3]。
同时通过研究形貌与性能之间的关系，又可以作为一个模型来帮助我们更好地理解量子效应的演变规律。
从90年代末至今，科技工作者们运用多种方法和策略来制备尺寸可控、单分散好纳米晶，研究纳米微观形貌的演变、控制演变过程、研究相关成核生长机理也相继开展起来。
2.纳米材料的分类以及特点2.1. 纳米材料的分类[3]根据三维空间中未被纳米尺度约束的自由度计，纳米材料大致可分为零维的纳米粉末(颗粒和原子团簇) (见图1)、一维的纳米纤维(管) (见图2)、二维的纳米膜，三维的纳米块体等。
其中纳米粉末开发时间最长，技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础,纳米块体材料是基于其他低维材料所构成的致密或非致密固体。
图1零维的纳米材料粒子(图中为PbS纳米粒子)图2一维纳米阵列纳米材料所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。
20 世纪90 年代以来，纳米材料研究的内涵不断扩大,领域逐渐拓宽。
，突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密,，验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。
2.2. 纳米材料的特点[4]2.2.1小尺寸效应当超细微粒的尺寸与光波的波长, 传导电子的德布罗意波长或超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时, 其周期性的边界条件将被破坏, 那么光、声、电、磁、热力学等特性会表现出新的小尺寸效应。
利用等离子共振频移随颗粒尺寸的变化的性质, 可以通过改变颗粒尺寸来控制吸收边的位移, 制成具有一定频宽的微波吸收材料, 用于电磁波的屏蔽、隐形飞机等。
2.2.2.表面与界面效应此效率是指纳米材料表面原子与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减少而大幅度地增加。
使其表面能及表面张力也随之增加。
纳米粒子的表面原子所处的晶体场环境、结合能与内部的原子不同, 存在许多悬空键, 具有不饱和性质, 因而极易与其它原子结合, 具有很高的化学活性和电化学活性。
2.2.3.量子尺寸效应当粒子的尺寸小到某一值时, 金属的费米能级附近的电子能级由准连续变为离散, 对于纳米半导体材料存在的不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道的能级和能隙变宽, 此现象称为量子尺寸效应。
此效应使纳米材料的催化、光、热、磁、电和超导等特性与宏观特性显著的不同。
214宏观量子隧道效应微观粒子贯穿能垒的能力称为隧道效应。
一些宏观量如磁化强度、磁通量等也具有隧道效应。
例如超细微颗粒的磁化强度和量子相干器中的磁通量等也具有量子隧道效应, 此现象称为宏观量子隧道效应。
它的研究确立了微电子器件进一步微型化的极限, 是未来微电子器件的研究和开发的理论基础。
综上所述纳米材料具有特殊的光学、力学、磁学、电学(超导)、化学(电化学)、催化性能、耐蚀以及特殊的机械性能: 耐磨、减震、巨弹性模量效应等, 引起了凝聚态物理界、化学界及材料科学界的科学工作者的极大关注, 作为一种崭新的材料, 展示出诱人的、广泛的应用前景。
3.纳米材料的制备纳米材料按其形态可分为粉粒、块体及薄膜(多层膜)材料, 其制备方法有:3.1.物理方法物理界和材料科学领域的科学工作者制备纳米材料多采用物理方法。
物理方法有离子溅射，分子束外延技术，高能机械球磨法，物理蒸镀以及激光蒸发ö凝聚技术等。
物理方法已为成熟的工艺，在制备纳米粉粒、多层膜时，可有效地控制颗粒尺寸及调制波长(K )的大小，但是这些以高真空乃至超高真空技术为基础的方法，设备昂贵，工艺过程复杂，制作时间长，成本高，不宜于大面积工件的镀覆等缺点，因而近年来。
出现了采用电化学方法制备纳米材料[5]。
3.2.电化学方法(电沉积法)[5,6]采用电化学方法可以克服物理方法的上述缺点, 具有以下特点：1、所采用的设备简单, 易于操作,通常在常温、常压下进行，因而生产成本低。
2、电沉积可在大面积和复杂形状的零件上(单晶基底上)获得良好的外延生长层。
3、在常温下进行电沉积，可以避免高温下材料内部引入的热应力，可以避免层间的热扩散，可获得组成一定的、单一成分。
4、金属的电沉积速度快，可以明显地缩短制作时间。
5、电沉积过程的主要推动力是阴极过电位，因而可以自由地控制膜层的厚度，从几个原子层到几万个原子层厚度，整个电沉积过程易于计算机监控。
对于大多数过渡族金属均可在水溶液中电还原，对于A l、Ga 等则可在非水溶液中电沉积出来。
因此，采用电化学方法制备纳米材料的适用范围较广。
文献报道，采用电化学方法制备的纳米材料有纯金属、合金、金属陶瓷复合涂层以及块状材料。
例如：在N i2 P 纳米涂层材料的研究中, 通过对纳米结构的控制制备出不同粒径的纳米涂层, 发现符合Hall2Petch 关系的晶粒临界尺寸为8 nm。
又如,纳米N i2 Mo 合金复合镀层对氢气析出反应具有良好的催化活性。
4.纳米材料的分子动力学研究进展目前，对纳米晶体(nc)热学性能的研究较少，其中一个主要原因就是纳米晶体不稳定，在较低温度下就会生长。
所以，对纳米晶体来说无论是从理论研究还是从实际应用的角度来看热稳定性都显得很重要。
研究纳米晶体材料晶粒长大的困难在于难以准确确定其晶粒尺寸，一般确定晶粒尺寸的方法是直接由电子显微镜观察或由X射线衍射峰宽化值来估计[7]。
实验发现，由惰性气体冷凝方法制得的纯金属纳米晶体容易长大，其热稳定温度都非常低。
最近的实验发现，对于nc-Pd和nc-Ni当温度高于500~600 K时就极不稳定了。
另有报道[8]，平均粒径约10 nm 的nc-Au在900 K温度下烧结1 h 后，发现仅有微小的变化。
近几年，对纳米晶体热稳定性的研究主要集中在实验方面，不同的制备条件以及制备方法得到的纳米晶体的热稳定性的差别很大，所以各研究者得到了不尽相同的结果.。
计算机模拟方面主要集中在研究局部区域晶粒的生长方式、生长机理上面, 如Dorel等人[9]和Haslam等人[10]模拟了纳米晶粒位向旋转对晶粒生长的贡献。
魏明志，肖时芳等人从晶界的角度出发, 结合原子键对分析技术(CNA)、能量分析技术以及径向分布函数等方法模拟研究了V纳米晶体的热稳定性。
采用分子动力学的模拟方法，原子相互作用势函数采用分析型嵌入原子多体势AEAM。
随着纳米晶体平均晶粒尺寸的减小，晶粒中晶界原子的比率不断增加，他们CNA 键对分析技术，把整个晶体分成了两部分，一部分为晶粒内部原子, 另一部分为晶界原子。
图3是晶粒尺寸为3.54 nm 的V 纳米晶体的截面图，其中黑色的为晶粒内原子，灰色的为晶界原子。
随着晶粒尺寸的减小，其RDF 曲线在峰值附近出现宽化现象。
这正是因为晶粒减小，无序的晶界原子增加，从而降低了整个纳米晶体的结构有序度。
图 3 样品 3.54 nm 的初始位形(灰色圆圈是晶界原子)5.纳米材料热力学的研究现状及展望5.1. 纳米材料热力学函数5.1.1. 热容1996 年，Bai 等［11］在低温下测定了纳米铁随粒度变化的比热，发现与正常的多晶铁相比，纳米铁出现了反常的比热行为，低温下的电子比热系数减小50 % 1998 年，Zhang 等研究了粒度和温度对纳米粒子热容的影响，建立了一个预测热容的理论模型，结果表明:过剩的热容并不正比于纳米粒子的比表面，当比表面远小于其物质的特征表面积时，过剩热容可以认为与粒度无关2002 年，Eroshenko等把多相纳米体系的热容定义为体相和表面相的热容之和，因为表面热容为负值，所以随着粒径的减小和界面面积的扩大，将导致多相纳米体系总的热容的减小他们还建立了多相纳米体系热容的理论模型，从理论上说明了体系热容随界面的扩大而降低。
刘洋[12]通过建立比热容尺寸依赖模型进行分析，在相同的温度下，纳米晶体的比热容随晶体尺寸的减小升高;而相同尺寸的纳米晶体，比热容也随温度的减小降低2005 年Revaz 等利用硅微机械加工技术制备了用于测定材料比热容和其他量热信息的量热装置，这种装置基于硅-氮膜基，特别适用于厚度在100 400nm 薄层试样的研究，可以获得1. 7 525K温度范围内纳米薄膜材料的热容和热传导性等热力学信息他们研究小组于1994 年首次报道了利用Si 机械微量热计来测定薄膜试样(Au Cu Al)热容的方法。
5.1.2. 其他热力学函数对于纳米材料其他热力学函数的研究相对较少。
已有的研究表明纳米材料的热容、熵、焓、吉布斯自由能等热力学函数都与纳米材料的形貌和尺寸有关，实验研究所获得的结果是纳米材料热力学函数的改变值，通过热容数据所获得的熵、焓、吉布斯自由能函数是相对于298. 15K的数值。
除理想的纳米晶体可按一定的模型进行理论计算外，实际的不同尺寸不同形貌结构的纳米材料，相对于0K 的热力学函数目前还没有文献报道。
5.2. 纳米粒子的反应热力学[13]2002 年，Tutschka 等利用维里理论，导出了多分散体系的Helmholtz 函数表达式薛永强［14］在经典热力学和表面化学的基础上，在体系的吉布斯函数中引入表面积变量，通过严格的理论推导，结合热力学第二定律，导出粒度对化学反应热力学性质和平衡常数影响的关系式;利用纳米氧化铜和纳米氧化锌分别与硫酸氢钠溶液的反应，测定出不同粒径、不同温度时每个组分反应的平衡浓度，从而计算出平衡常数，进而得到化学反应的标准摩尔吉布斯函数;通过不同温度的标准摩尔吉布斯函数，可得化学反应的标准摩尔反应焓∆rHΘm 和标准摩尔反应熵∆rSΘm ;通过不同粒度反应物反应的实验，得到粒度对化学反应的热力学性质和平衡常数的影响规律Polak 等设计了纳米限域体系中化学反应平衡态的模型，指出:在密闭体系中合成纳米结构的材料时，条件的波动和化学计量数密切相关，并且在小体系中起着主导作用；温度决定反应的平衡常数。