[3000字]纳米材料论文精编3篇
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纳米材料论文1
摘要：目前世界上上转换纳米荧光材料正处在发展阶段，材料的选择和合成有待于深入细致的研究。本文对上转换发光纳米晶的选择和合成做了系统的讨论。
关键词： 纳米材料 发光材料 上转换发光 荧光材料 双光子吸收 纳米晶
1.引言
近年来，人们开始对荧光标记材料产生了浓厚的兴趣，特别是随着纳米技术的发展，能够进行生物标记的无机纳米晶成为人们追逐的热点，但是由于生物背底同样会产生荧光从而对荧光检测形成干扰，于是不会产生背底干扰的稀土上转换纳米发光标记材料引起了人们的注意。
纳米材料简介
纳术概念是1959年木，诺贝尔奖获得着理查德。费曼在一次讲演中提出的。他在“There is plenty of room at thebottom”的讲演中提到，人类能够用宏观的机器制造比其体积小的机器，而这较小的机器可以制作更小的机器，这样一步步达到分子尺度，即逐级缩小生产装置，以至最后直接按意愿排列原子，制造产品。他预言，化学将变成根据人仃〕的意愿逐个地准确放置原子的技术问题，这是最早具有现代纳米概念的思想。20世纪80年代末、90年代初，出现了表征纳米尺度的重要工具一扫描隧道显微镜(STM)，原子力显微镜(AFM)一认识纳米尺度和纳米世界物质的直接的工具，极大地促进了在纳米尺度上认识物质的结构以及结构与性质的关系，出现了纳米技术术语，形成了纳米技术。 其实说起来纳米只是一个长度单位，1纳米(nm)=10又负3次方微米=10又负6次方毫米(mm)=10又负9次方米(m)=l0A。纳米科学与技术(Nano-ST)是研究由尺寸在1-100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。关于纳米技术，从迄今为止的研究状况来看，可以分为4种概念。在这里就不一一介绍了。
上转换纳米材料介绍
稀土上转换发光材料通过多光子机制把长波辐射转换成短波辐射称为上转换。所谓的上转换材料就是指受到光激发时，可以发射比激发波长短的荧光的材料。由此可见上转换发光的本质是一种反Stokes发光，因此，也称上转换发光为反Stokes发光。早在1959年，就出现了上转换发光的报道。用960nm的红外光激发多晶ZnS，观察到了525nm绿色发光。上转换发光的机理可以归结为4种情况：
(1)单离子的步进多光子吸收，这实际上是激发态吸收(ESA)的过程。
(2)直接双光子吸收。这也是一个单离子过程，能量为E1和E2 (E1与E2可以相等也可以不相等)的两个光子从一个虚拟的中间量子态被同时吸收终态E3=E1+E2。
（3）多个激发态离子的共协上转换。
(4)光子雪崩吸收上转换。
2. 上转换纳米材料的合成
共沉淀法
共沉淀法因其方便、节时等优点也是一种发光材料制备中常用的方法，它之所以被使用，主要表现在制备金属氧化物、纳米材料等方面具有独特的优点，用沉淀法制备的样品的优点是：反应温度低，样品纯度高，粒径小，分散性也很好。这种方法虽然是无机粉末发光材料合成的重要方法，但它对于复杂的多
组分体系的制备就可能存在一些问题。冈为它对于原料的选择会造成一定的困难，同时还要求各种组分具有相同或相近的水解或沉淀条件，这样必将对所合成的多组分体系有一定的要求，从而限制了它的使用。．Iohannes Hampl等人用高温流化床合成出了具有较好分散性的Er，Yb共掺的氧硫化物。合成时，将Er，Yb和Y的硝酸盐用尿素共沉淀，得到的沉淀在840℃下通过H2S和水蒸气，最后在1500℃的流化床中用Ar气保护活化，这样得到了尺寸大约400nm的粒子。硫化物的粒子形态较好，一般为圆形，但是要求较高的活化温度(1500~)，在此温度下粒子容易粘连，所以在硫化床中活化，这样加大了合成的难度。
水热法
水热法也是近几年来研究无机发光材料中发明的又一新兴 的合成方法。此法主要是在特制的反应釜(高压釜)中，采用水溶液作为反应体系，通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度)，在反应体系中产生高压环境从而在一定温度和压力下，使物质在溶液中进行化学反应的一种无机制备方法。在水热法的基础上，以有机溶剂代替水，采用溶剂热反应来制备发光材料是水热法的一种重大改进，可以适用于一些非水反应体系的制备，从而打一大了水热技术的适用范围。
3.上转换纳米材料的光学性能
上转换纳米微粒的个最重要标志是尺寸与物理的特征量相差不多，例如。当上转换纳米粒子的粒径与超导相干波长、玻尔半径以及电子的德布罗意波长相当时，小颗粒的量子尺寸效应十分显著。
与此同时，大的比表面使处于表面态的原子、电子与处于小颗粒内部的原子、电子的行为有很大的差别，这种表面效应和量子尺寸效应对纳术微粒的光学特性有很大的影响。甚至使纳米微粒具有同样材质的宏观犬块物体不具备的新的光学特性。
例如：
1.宽频带强吸收。纳米氮化硅、碳化硅及氧化铝粉对红外有个宽频带强吸收谱。这是因为纳米粒子大的比表面导致r平均配位数下降，不饱和键和悬键增多，与常规大小材料不同，没有一个单一的，择优的键振动模．而存在个较宽的键振动模的分布．在红外光场作用下它们对红外吸收的频率也就存在个较宽的分布，这就导致了纳米粒于红外吸收带的宽化。
2.吸收带蓝移现象。这可能由于两方面原因，一是量子尺寸效应，由于颗粒尺下降能隙变宽，这就导致光吸收带移向短波方向，Ball等对这种蓝移现象给出了解释：已被电子占据分子轨道能级与未被电子占据分子轨道能级之间的宽度(能隙)随颗粒直径碱小而增大．这是产生蓝移的根本原因。这种解释对半导体和绝缘体都适用。另一种是表面效应。由于纳米微粒颗粒小，大的表面张力使晶格畸变，品格常数改变。对纳米氧化物和氮化物小粒于研究表明第一近邻和第二近邻的距离发生变化。键长的改变导致纳米微粒的键本征振动频率改变，结果使光吸收带发生移动。 3．量子限域效应。半导体纳术微粒的半径r 4.上转换纳米微粒的发光。 当上转换纳米微粒的尺寸小到一定值时可在定波长的光激发下发光。1990年，日本佳能研究中心的H .Tabagi发现，粒径小于6nm的硅在室温下可以发射可见光。随半径减小，发射带强度增强并移向短波方向。当粒径大干6nm时，这种光发射现象消失。Tabagi目认为硅纳米微粒的发光是载流子的量子限域效应引起的。Brus认为，大块硅不发光是因为它的结构存在平移周期性，由平移对称性产生的选择定则使得大尺寸硅不可能发光，当硅粒径小到某程度时(6nm)．平移对称性消失，因此出现发光现象。 参考文献： 1 电沉积纳米晶材料技术 屠振密[等]编著 2008 2 发光材料与显示技术 徐叙瑢主编 2003 3 有机发光材料、器件及其平板显示 李文连著 2002 4 有机电致发光材料及应用 滕枫，侯延冰，印寿根等编著 2006 5 实用发光材料 余宪恩编著 2008 6 刘珍 梁伟 许并社 市野濑英喜 《材料科学与工艺》 2000 第3期 7张中太 林元华 《材料工程》 2000 第3期 8 杨剑 滕凤恩 《材料导报》 1997 第2期 9 纳米材料及其技术的应用前景 张中太 2000 材料工程 10 李彦 施祖进 纳米团簇的超分子自组装 [期刊论文] -化学进展 11 张立德 纳米材料的发展 1994(03) 摘要：纳米技术作为一门新兴的技术，在多个领域具有非常重要的应用，尤其是极大地推动了新型建材的发展，介绍了纳米技术在新型建筑涂料、复合水泥、自洁玻璃、陶瓷、防护材料等方面的应用，通过论述可知，纳米材料在新型建材领域具有很好的发展应用前景。 关键词：纳米技术；新型建材；应用；前景 1、纳米涂料的应用 通常传统的涂料都存在悬浮稳定性差，耐老化、耐洗刷性差，光洁度不够等缺陷。而纳米涂料则能较好的解决这一问题，纳米涂料具有下述优越的性能： (1)具有很好的伸缩性，能够弥盖墙体细小裂缝，具有对微裂缝的自修复作用。 (2)具有很好的防水性，抗异物粘附、沾污性能，抗碱、耐冲刷性。 (3)具有除臭、杀菌、防尘以及隔热保温性能。 (4)纳米涂料的色泽鲜艳柔和，手感柔和，漆膜平整，改善建筑的外观等。 虽然国内外对纳米涂料的研究还处在初步阶段，但是已在工程上得到了较广泛的应用，如北京纳美公司生产的纳米系列涂料已大量应用于北京建欣苑、建东苑等住宅区的外墙粉刷，效果良好。在首体改造工程中，使用纳米涂料1700吨，涂刷6万平方米。复旦大学教育部先进涂料工程研究中心的专家已研发出了“透明隔热玻璃涂料”。 2、 纳米水泥的应用 普通水泥混凝土因其刚性较大而柔性较小，同时其自身也存在一些固有的缺陷，使其在使用过程中不可避免地产生开裂并破坏。为了解决这一问题就必须加速对具有特殊性能混凝土的研发，而纳米混凝土就能有效的解决这样问题，纳米混凝土，与普通混凝土相比，纳米混凝土的强度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有显著提高，同时还具有防水、吸声、吸收电磁波等性能，因而可用于一些特殊的建筑设施中(如国防设施)。通常在普通混凝土中加入纳米矿粉(纳米级SiO2、纳米级CaCO3)或者纳米金属粉末已达到纳米混凝土的性能，而且通过改变纳米材料的掺量还能配置出防水砂浆等。目前开发研制的纳米水泥材料包括纳米防水复合水泥，纳米敏感水泥、纳米环保复合水泥以及纳米隐身复合水泥。 纳米防水水泥是通过在水泥中添加XPM水泥外加剂的纳米材料而制成的，该纳米外加剂掺入水泥后，可以加快水泥诱导期和加速期的水化反应，改善水泥凝固的三维结构，同时提高水泥石的密实度，增强了防水性能。 纳米敏感水泥是在水泥中加入对周围环境变化十分敏感的纳米材料，从而达到改善水泥制品温敏、湿敏、气敏、力敏等性能。根据添加的敏感材料的不同可将纳米敏感水泥用于化工厂的建设、高速路面的铺设等。 纳米环保复合水泥是利用纳米材料的光催化功能，从而使水泥制品具有杀菌、除臭以及表面自清洁等功能。通常是选用TiO2作为纳米添加剂。 纳米隐身复合材料是通过使用具有吸收电磁波功能的纳米材料(纳米金属粉居多)，在电磁波照射时，纳米材料的表面效应使得原子与电子运动加剧，促使电子能转化为热能，加强对电磁波的吸收，从何使材料能够在很宽的频带范围内避开雷达、红外光的侦查，这一材料常用于军事国防建筑等。 3、纳米玻璃的应用 普通玻璃在使用过程中会吸附空气中的有机物，形成难以清洗的有机污垢，同时，水在玻璃上易形成水雾，影响可见度和反光度。而通过在平板玻璃的两面镀制一层TiO2纳米薄膜形成的纳米玻璃，则能有效的解决上述缺陷，同时TiO2光催化剂在阳光作用下，可以分解甲醛、氨气等有害气体。此外纳米玻璃具有非常好的透光性以及机构强度。将这种玻璃用作屏幕玻璃、大厦玻璃、住宅玻璃等可免去麻烦的人工清洗过程。 4、纳米技术在陶瓷材料中的应用 陶瓷因其具有较好的耐高温以及抗腐蚀性以及良好的外观性能而在工程界得到了广泛的应用(如铺贴墙面的瓷砖)，但是陶瓷易发生脆性破坏，因而在使用过程中也受到了一定的限制。使用纳米材料开发研制的纳米陶瓷则具有良好的塑性性能，能够吸收一定量的外来能量。在陶瓷基中加入纳米级的金属碳化物纤维可以大大提高陶瓷的强度，同时具有良好的抗烧蚀性，火箭喷气口的耐高温材料就选用纳米金属陶瓷作为耐高温材料。用纳米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3等制成的陶瓷材料具有高硬度、高韧性、高强度、耐磨性、低温超塑性、抗冷热疲劳等性能优点。纳米陶瓷将作为防腐、耐热、耐磨的新材料在更大的范围内改变材料的力学性质，具有非常广阔的应用前景。 5、纳米技术在防护材料中的应用 通常是在胶料中加入炭黑等以提高材料的防水性能，但这种材料的耐腐蚀性以及耐侯性较差，易老化，研制具有高强、耐腐蚀、抗老化性能的防水材料也是工程界一直在积极研究的问题，纳米防水材料能够很好满足上述要求，北京建筑科学研究院就成功的研制了具有较好耐老化性能的纳米防水卷材，该类防水卷材具有很好的强度、韧性、抗老化性以及光稳定性、热稳定性等。纳米防水卷材具有叫广泛的应用前景，如建筑顶面、地下室、卫生间、水利堤坝以及防潜工程等。 6、纳米保温材料 随着我国推行节能减排的方针，工程界也越来越注重建筑的保温节能性能，我国目前使用的比较多的仍是聚氨酯、石棉等传统隔热保温材料，这些材料在使用过程中容易产生一些对人体有害的物质，如石棉与纤维制品含有致癌物质，聚氨酯泡沫燃烧后释放有毒气体，而通过使用纳米材料开发研制的保温材料则能避免这些弊端，如以无机硅酸盐为基料，经高温高压纳米功能材料改性而成的保温材料不仅具有很好的保温效果，同时对人体也无损害，是一种绿色环保保温材料。 7、纳米技术在其粘合剂以及密封材料和润滑剂方面的应用 对于一些在深海中作业的结构以及其他特殊环境下工作的构件，它们对结构的密封性的要求非常高，已超过了普通粘合剂和密封剂所能满足的范围。国外通过在普通粘合剂和密封胶中添加纳米SiO2等添加剂，使粘合剂的粘结效果和密封胶的密封性能都大大提高。其工作机理是在纳米SiO2的表面包覆一层有机材料，使之具有永久性，将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构，即纳米SiO2形成网络结构的胶体流动，提高粘接效果，由于颗粒尺寸小，更增加了胶的密封性。大型建材机械等主机工作时的噪声达到上百分贝，用纳米材料制成的润滑剂，既能在物体表面形成半永久性的固态膜，产生根好的润滑作用，大大降低噪声，又能延长装备使用寿命，具有非常好的应用前景。 8、结语 纳米技术作为一门新兴的学科，被誉为二十一世纪最具有发展前景的技术，是对未来经济和社会发展产生重大影响的一种关键性前沿技术。纳米技术在建筑材料方面的应用前景非常广阔，纳米技术不仅会推动建材新产品的开发，还将为改善人们的生活环境，提高生活质量做出不可估量的贡献。纳米功能材料已成为国内外研究的热点，目前研究开发工作正处于刚刚起步阶段，还有很多问题还未很好的'解决，需要将进一步加速对纳米材料的研究以及推广应用。纳米材料将成为21世纪新型建筑材料的发展新方向，相信在不久的将来，我们将跨入一个全新的材料时代—纳米材料时代。 参考文献 [1]@张立德。纳米材料[M].北京：化工出版社，2002. [2]@宋小杰。纳米材料和纳米技术在新型建筑材料中的应用[J].安徽化工，2008，(8):14-17. [3]@杨毅，姜炜，刘宏英，李凤生。纳米复合技术在新型建材中的应用[J].中国粉体技术，2006，(1):43-48. [4]@魏志强，王政军，乔红霞等。纳米技术在建筑材料中的发展与应用[J].中国粉体技术，2005，(1):45-48. [5]@唐辉宇，陈丽娟。纳米技术与环保建材[J].四川建材，2005，(1):6-8. 摘要：《纳米材料》是一门新兴的、多学科穿插性课程，触及凝聚态物理、化学、材料、生物等范畴。针对该课程学问点冗杂、概念笼统等特性，分离本身教学经历和课程特性，从该门课程的教学目的、教学内容、教学办法与手腕等方面停止了系统的探究和变革，以到达进步教学质量的目的。 关键词：纳米材料，教学办法，教学质量 中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）06（b）-0000-00 纳米科技是20世纪80年代末逐渐开展起来的新兴学科范畴，它触及到凝聚态物理、化学、材料、生物等范畴[1]。目前，纳米科技与生物技术、信息技术成为推进人类将来开展的三大主流科技，在信息技术、生物与农业、环境能源、生命医学以及航空航天等方面有普遍的应用前景。纳米科技的迅猛开展将促使简直一切的工业范畴产生一场反动性的变化。 纳米材料是纳米科技的根底，对纳米材料的学习，是顺应将来社会对材料专业人才的需求。在教材的方面，不断没有一本面向研讨生教学的、较系统性的纳米材料的教材。本文拟从纳米材料课程教学目的、教学内容、教学办法与手腕等方面对高等院校材料类研讨生专业停止纳米材料课程的教学变革停止讨论。 1 教学目的制定 课程的目的是经过课堂教学，使硕士研讨生可以理解、控制纳米科学与技术的概念、分类及其特性，理解和控制纳米材料的根本物理和化学性能；控制纳米材料的主要制备办法和原理；控制纳米材料的构造剖析测试办法；理解纳米材料的生物毒性和平安性；理解纳米材料在不同范畴的应用现状和应用前景以及最新研讨停顿，以便使学生理解和把握当今纳米科学的最新研讨前沿 2、教学内容的选择 目前，纳米材料正蓬勃开展，其触及的面也越来越普遍，涵盖原子物理、凝聚态物理、胶体化学、固体化学、配位化学、化学反响动力学和外表、界面等多中学科，内容普遍[2]。随着纳米科技的兴起，也呈现了很多引见纳米效应、纳米技术应用及纳米材料制备技术文献和材料，对推进纳米科技的安康开展起了很好的作用。但是，在教材的方面，不断没有一本面向研讨生教学的、较系统性的纳米材料的教材。依据笔者从事纳米材料课程教学的理论，以为要到达前面提出的纳米材料课程教学目的。课程的教学主要内容应包含以下几方面： 纳米材料的根本概念、开展史；纳米材料的分类及其特性；纳米材料的根本物理和化学性能；纳米材料的主要制备办法和原理；纳米材料的构造剖析测试办法；纳米材料的生物毒性和平安性；纳米材料最新研讨停顿。依据教学内容特性，能够思索将教学内容分会以下6个局部。 绪论 从纳米材料的新奇特性开端，讲述纳米材料的内涵和根本概念以及开展史。依据材料的分类办法讲述纳米材料的分类办法及特性。讲述纳米材料的根本构造单元及其特性。重点讲述纳米材料的量子尺寸效应、小尺寸效应、外表效应、宏观量子隧道效应等根本性能。并分离我国纳米材料研讨现状和学生研讨方向停止相关讨论，激起学生对纳米材料的猎奇心和求知欲。 纳米材料物理化学性能 主要内容触及纳米材料的构造和形貌特征；纳米材料的热学、磁学、光学等物理特性；纳米材料的吸附、分散、聚会等化学特性。将纳米材料的物理化学特性与构造关联，依照根本构造-根本特性-特殊构造-特殊效应-特殊功用-特殊应用这一思绪，引领学生深化考虑，能够起到触类旁通效果。 纳米材料的制备办法和原理 依照纳米材料维数分类办法，讲述零维纳米材料、一维纳米材料、二维纳米材料、三维纳米材料的特征、制备办法和根本原理。重点讲述蒸发-冷凝法、溅射法、气相化学合成法等气相办法和沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法、溶剂热法等液相办法。并分离学生研讨方向对相关材料和办法停止细致讨论，使学生控制相关制备办法，为随后的研讨奠定坚实的根底。 纳米材料的构造剖析测试办法 主要包括透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、X射线粉末衍射仪、激光粒度仪等纳米材料表征仪器。经过学习，使学生控制纳米材料测试的主要办法和仪器，并控制各种仪器的优缺陷和适用范围。同时，也使同窗们认识到纳米材料研讨的高技术特性。 纳米材料的生物毒性和平安性 主要包括纳米材料的生物毒性和平安性。依据已有的相关研讨报道，引见一些纳米材料的生物毒性，让学生们理解纳米材料的缺乏之处，控制相关的平安操作规则，以便在随后的纳米材料相关研讨中防止呈现平安事故。 最新研讨停顿 依据纳米材料的最新研讨热点，如石墨烯、锂离子电池灯，讲述纳米科技范畴国际最新研讨动态，让学生理解国际最新研讨热点。 3、 教学办法与手腕 多媒体教学 针对纳米材料课程内容普遍，学问点多的特性，采用多媒体教学方式。应用多媒体教学图、文、声、像融为一体的优点，能够使教与学的活动变得愈加丰厚多彩，又能够将信息量大的课程内容在有限的时间内呈现给同窗们。从而激起学生的学习兴味，促进学生思想开展，丰厚学生的想象力。例如，讲述纳米材料宏观量子隧道效应时，能够动画的方式展示，便当学生们了解。讲述纳米材料的制备办法时，能够经过表示图的方式展示，更容易让学生了解和控制。 交互式讨论 应用交互式讨论教学方式。依据学生的兴味，分离课程内容，将学生划分多个课题小组，停止课堂讨论。例如，讲述微乳液法制备纳米材料时，首先让学生经过文献查阅等方式理解该办法；其次，在课堂上就该办法、原理和理论应用停止充沛讨论和剖析；最后教师指出该内容的重点和难点。经过这种交互式讨论，在课堂教学中，确立学生的主体位置，尊重学生的主体认识；创设民主、对等的课堂气氛，让学生充沛发表本人对问题的见地，发挥学生的主管能动性，变被动承受为主动探究；使学生的创新认识、发明性思想才能得到不时的开展[3]。 理论操作相分离 纳米材料是一门理论性很强的课程。在课程教学中要充沛与理论相分离，依据学生的研讨方向，分离课程内容，布置学生停止相关实验。经过详细的实验使学生对纳米材料有更多的理性认识。触及透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、激光粒度仪等纳米材料表征仪器内容时，分离详细状况，可布置一定时间上机察看和操作。 4、结语 纳米材料是纳米科技的根底，对纳米材料的学习，是顺应将来社会对材料专业人才的需求。本文从纳米材料课程教学目的、教学内容、教学办法与手腕等方面对高等院校材料类研讨生专业停止纳米材料课程的教学变革停止系统的讨论，理论证明，这些举措的施行获得了良好的教学效果，为培育学生的创新思想和科研肉体起到了一定的作用 参考文献 [1]白春礼。纳米科技及其开展前景，新材料产业[J].2001，4：8-11. [2]张立德，牟季美。纳米材料和纳米构造[M].北京：科学出版社，2001，2：11. [3]罗华。开启学生的创新认识―谈交互式讨论教学法[J].天津师范大学学报（根底教育版），2002，3（4）：17-19+31纳米材料论文2
纳米材料论文3