美国科学家揭示金纳米颗粒微观结构

2022年高考化学总复习高频考点必刷1000题（全国通用）专练1 化学与STES50题一、化学与环境1．（2022年葫芦岛市高三上学期协作校第一次考试）K2FeO4是高效、绿色的水处理剂，其原理如图所示。

下列说法正确的是（）。

A．步骤a中，细菌中的蛋白质发生了盐析B．胶体带正电荷，能与带负电荷的杂质发生中和反应C．整个过程中，只有步骤a发生了氧化还原反应D．明矾的净水原理与K2FeO4的相同2．垃圾分类并回收利用，可以减少污染，保护环境，节约自然资源，而环境保护与化学知识息息相关，下列有关说法正确的是（）。

A．废旧电池中含有镍、镉等重金属，不可用填埋法处理，属于有害垃圾B．各种玻璃制品的主要成分是硅酸盐，不可回收利用，属于其他（干）垃圾C．废弃的聚乙烯塑料属于可回收垃圾，不易降解，能使溴水褪色D．含棉、麻、丝、毛及合成纤维的废旧衣物燃烧处理时都只生成CO2和H2O3．化学与环境保护密切相关，下列叙述正确的是（）。

A．家庭装修所产生的甲醛、苯等有害物质可用水溶解吸收B．处理废水时加入明矾作为消毒剂对水进行杀菌消毒C．含汞废旧电池需回收处理是因为重金属离子污染土壤和水体D．某酸雨样品放置过程中pH减小是因为溶解了更多的CO24．（湖北省荆门市2021届高三上学期期末）下列有关化学与环境的叙述不正确的是（）。

A．因垃圾后期处理难度大，所以应做好垃圾分类，便于回收利用，节约资源B．医疗废弃物经过处理、消毒后可加工成儿童玩具，变废为宝C．绿色环保化工技术的研究和运用是化工企业的重要发展方向D．研究表明，新冠病毒可通过气溶胶传播。

气溶胶的粒子大小在1nm~100nm之间5．以乙烯为原料生产环氧乙烷的方法很多。

经典的方法是氯代乙醇法，它包括两步反应：①CH2＝CH2+Cl2+H2O ClCH2CH2OH+HCl②ClCH2CH2OH+HCl+Ca（OH）2+CaCl2+2H2O现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成，反应式为2CH2＝CH2+O2与经典方法相比，现代方法的突出优点是（）。

金纳米颗粒在核酸检测中的应用随着科技的不断进步，核酸检测已经成为现代医疗中不可或缺的一部分。

而在众多新型技术中，金纳米颗粒的应用正在逐渐崭露头角，以其独特的优势在核酸检测领域发挥着重要作用。

一、金纳米颗粒的性质金纳米颗粒，顾名思义，是由黄金制成的纳米级别大小的颗粒。

这些颗粒具有优异的物理和化学性质，如稳定性、生物相容性和光热性质等。

在光热性质方面，金纳米颗粒具有显著的光热转换效应，可以在特定波长的光照射下产生热量，这一特性使其在生物医学领域具有广泛的应用前景。

二、金纳米颗粒在核酸检测中的优势1.高灵敏度：金纳米颗粒的信号放大功能使得核酸检测的灵敏度大大提高，能够检测出极低浓度的目标物质。

2.特异性高：通过合理设计金纳米颗粒的形状和尺寸，可以实现对特定核酸序列的高特异性识别，降低假阳性率。

3.操作简便：金纳米颗粒的使用使得核酸检测流程简化，降低了对实验设备和操作技术的要求。

4.实时可视化：利用金纳米颗粒的显色反应，可以直接在试纸上观察到检测结果，无需借助专业仪器。

三、金纳米颗粒在核酸检测中的应用实例1.疾病诊断：通过检测特定疾病相关基因或蛋白质的核酸序列，可以对疾病进行早期诊断和预后评估。

例如，利用金纳米颗粒的核酸扩增技术可以对癌症进行早期检测。

2.病毒检测：在新冠病毒等病毒的核酸检测中，金纳米颗粒技术被广泛应用于实时荧光定量PCR等检测方法中，提高了检测的灵敏度和特异性。

3.食品安全：通过检测食品中的微生物核酸序列，可以判断食品是否受到污染，确保食品安全。

例如，在牛奶中检测大肠杆菌等有害微生物时可以采用金纳米颗粒技术。

4.环境监测：在环境监测领域，金纳米颗粒技术也被用于检测水体中的有害物质和空气中的病毒核酸等。

四、结论与展望金纳米颗粒在核酸检测中的应用具有显著的优势和广泛的前景。

随着研究的深入和技术的发展，金纳米颗粒将在更多领域得到应用，为人类带来更多福祉。

未来，金纳米颗粒技术的发展将更加注重提高灵敏度、特异性和稳定性等方面，同时探索与其他技术的结合，以实现更高效、更准确的检测。

mxene表面自生长金纳米带
MXene是一种新兴的二维材料，具有广泛的应用前景。

近年来，科学家们发现在MXene表面可以自生长金纳米带，这一发现引起了广泛的关注和研究。

在MXene表面自生长金纳米带的现象，让科学家们对材料的性质和结构产生了新的认识。

这些金纳米带的形成是因为MXene表面的特殊结构和化学性质，使金原子能够在其上自组装成稳定的纳米尺度结构。

这种自生长的金纳米带在MXene表面形成了一种独特的纳米结构，具有很高的导电性和导热性，可以应用于电子器件和能源领域。

科学家们通过实验和理论模拟，揭示了金纳米带自生长的机制。

他们发现，MXene表面的化学反应和晶格结构对金原子的吸附和扩散起到了重要的作用。

金原子在MXene表面的活化位点上吸附，然后沿着MXene表面扩散，形成稳定的纳米带结构。

这一发现为进一步研究和应用MXene材料提供了重要的理论指导。

MXene表面自生长金纳米带的发现，为材料科学和纳米技术领域带来了新的突破和机遇。

科学家们正在利用这一现象，开发新型的纳米材料和器件。

他们希望通过控制金纳米带的生长位置和方向，实现对材料性能的调控和优化。

这将为电子器件、能源存储和传感器等领域的发展提供重要的支持。

MXene表面自生长金纳米带的发现，不仅拓宽了材料的应用领域，也为纳米技术的发展提供了新的思路和方向。

科学家们将继续深入研究这一现象，并探索其在新能源、电子器件和生物医学等领域的应用。

相信在不久的将来，MXene材料和自生长金纳米带将为人类创造更美好的未来。

贵金属功能材料发展现状及趋势摘要：介绍了贵金属功能材料的应用领域，贵金属材料对国民经济和社会发展的重要性。

阐述了贵金属高纯材料、贵金属薄膜材料、贵金属制品、贵金属合金及化合物在电子电气行业、半导体微电子行业、环保领域、生物医药、化工行业的应用现状及发展趋势。

关键词：金属材料；贵金属；功能材料；应用贵金属具有优异的物理化学性能，高电导率、热导率、稳定性，以及特有的电学、光学等性能，广泛应用于现代工业的众多领域。

贵金属包括金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)、锇(Os)八个元素，其中以铂为代表的铂、钯、钌、铑、铱、锇又被称为铂族金属。

贵金属由于价格昂贵，历史上主要发挥其货币和金融功能。

随着我国工业和现代科学技术的不断发展，贵金属的高科技金属属性的作用越来越明显，现代工业对贵金属材料的需要量越来越大。

据国外统计，世界上大约有25%的工业制品都使用了贵金属[1]。

贵金属被誉为“现代工业维他命”。

贵金属高纯材料、贵金属制品、贵金属合金及化合物作为现代工业和高科技产业的功能材料，发挥着越来越重要的作用。

本文对贵金属功能材料的应用现状进行综述介绍，并对其发展前景进行展望分析。

1 电子电气行业贵金属及其合金在光学、热学、机械及化学方面有优良的综合特性，可广泛应用于电子电气行业。

根据用途来分，可用于电接触材料、电阻材料、钎料、镀层材料和测温材料等。

为加快培育和发展新材料产业，提高技术水平和核心竞争力，夯实制造强国建设基础，根据《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018-2020年)》，发改委制定的“新材料关键技术产业化实施方案”中，就对铂族金属电子信息功能材料：高纯铂、高纯钌、高性能铂铑热电偶微丝做出了指示和要求。

1.1 电接触材料目前广泛应用的贵金属电接触材料是银、金、铂、钯及其合金，铑和铱一般作为添加元素。

其中银基合金价格便宜，用量最大，代表性的合金有Ag-10Cu，常用作导电环、电刷等接点材料[2]。

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。

一、选择题1．美国科学家用有机分子和球形笼状分子C60，首次制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成。

下列说法正确的是A．我们可以直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动B．“纳米车”的诞生，说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段C．“纳米车”是一种分子晶体D．C60熔点比金刚石熔点高答案：B解析：A．根据图象我们只能看到每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”，由于其质量和体积都很小，因此不可能直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动，A错误；B．“纳米车”的诞生，说明人类可以控制、操纵物质的分子，使操纵分子的技术进入一个新阶段，B正确；C．“纳米车”用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成，是微观离子，并非晶体，C 错误；D．C60是由分子构成的分子晶体，其分子之间以微弱的分子间作用力结合，故其熔点比金刚石熔点低，D错误；故合理选项是B。

2．下列关于化学与生活的说法错误的是A．Ti被称为继铁、铝之后的第三金属，其化学性质稳定，耐腐蚀B．适当的催化剂是改变反应速率的有效方法之一，但在给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况时，理想的催化剂不能大幅度提高目标产物在最终产物中的比率C．壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。

最近有人仿照壁虎的足的结构，制作了一种新型的黏着材料(壁虎细毛的仿生胶带)D．石墨是良好的导电材料，但石墨的导电性只能沿石墨的平面方向答案：B解析：A．Ti是被称为继铁、铝之后的第三金属，其化学性质稳定，耐腐蚀，其合金广泛用于航天工业，称为21世纪钢铁，A正确；B．催化剂能对主反应即生成目标产物的那个反应起作用，这样在转化率一定的时候能使目标产物的比例会加大，因此理想的催化剂是可以大幅度提高目标产物在最终产物中的比率的，B错误；C．通过计算机模拟，科学家发现壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力，因此壁虎能在天花板上爬行白如，根据原理人们可以仿照壁虎的足的结构，制作了一种新型的黏着材料(壁虎细毛的仿生胶带)，C正确；D．石墨晶体是层状结构，在每一层里，每一个碳原子都跟其它3个碳原子相结合，中层间距较远，电子不易实现迁移，所以石墨的导电性只能沿石墨平面的方向，D正确；答案选B。

五大凝胶材料微观结构凝胶材料是一类具有高含水率、三维网状结构以及可逆可控的溶胀性质的材料。

它们广泛应用于化妆品、医学、环境保护等领域。

凝胶材料的微观结构对其性质和应用具有重要影响。

下面将介绍五大常见凝胶材料的微观结构。

1. 网络结构凝胶材料：这种凝胶材料是由交联聚合物链构成的三维网状结构。

常见的网络结构凝胶材料包括聚丙烯酸钠凝胶、聚合物水凝胶等。

其中，聚丙烯酸钠凝胶是一种具有负电荷的水凝胶，其网络结构由交联的聚丙烯酸钠聚合物链构成。

在水中，这些聚合物链呈现出膨胀态，形成一种柔软的凝胶结构。

这种网络结构凝胶材料的优点是具有很高的吸水性能和比表面积，可以用于吸附污染物和蓄水等应用。

2. 聚合物纳米凝胶材料：聚合物纳米凝胶材料是由纳米粒子和聚合物链构成的复合材料。

常见的聚合物纳米凝胶材料包括石墨烯凝胶、纳米纤维凝胶等。

其中，石墨烯凝胶是由石墨烯纳米片层和聚合物链形成的三维网络结构。

这种凝胶材料具有很高的导电性和机械强度，可以应用于电池、传感器等领域。

纳米纤维凝胶是由纳米纤维和聚合物链交织构成的结构，具有很高的比表面积和孔隙度，可用于吸附、分离等领域。

3. 生物凝胶材料：生物凝胶材料是由生物大分子构成的凝胶材料，包括蛋白质凝胶、多糖凝胶等。

其中，蛋白质凝胶是由蛋白质分子自组装形成的三维网络结构。

这种凝胶材料具有生物相容性和生物活性，可用于组织工程、药物缓释等应用。

多糖凝胶是由多糖分子通过交联形成的网状结构。

这种凝胶材料具有优良的吸附性能和生物相容性，常用于药物传递、组织工程等领域。

4. 纳米凝胶材料：纳米凝胶材料是由纳米颗粒构成的凝胶材料，包括金纳米凝胶、硅胶凝胶等。

其中，金纳米凝胶是由纳米级金颗粒聚集形成的凝胶结构。

这种凝胶材料具有很高的表面增强拉曼散射性能和生物相容性，可用于生物传感器、光催化等应用。

硅胶凝胶是由纳米级硅颗粒通过交联构成的三维网络结构。

这种凝胶材料具有很高的吸附性、孔隙度和化学稳定性，常用于分离纯化、催化等领域。