纳米材料简介

延时文字四川轻化工大学纳米材料简介材料学院材化15级2班专业：材化152讲师：杨巧玲小组分工文字资料收集：韩轶雷陈罗德才杨余莎图片资料收集：赵星智苏祥辉夏凡琴视频资料收集：李建波刘一鸣PPT制作：黄智刘鑫宇PPT演讲：牟静文卢倩小组人员：韩轶雷陈刘鑫宇黄智刘一鸣牟静文苏祥辉夏凡琴李建波卢倩罗德才赵星智杨余莎主目录CONTENTS12345纳米材料定义与特性纳米材料的制备方法纳米材料的表征纳米材料现状与国家政策•纳米材料的应用实例延时符纳米材料定义与特性第一部分1.定义2.纳米材料特性1.定义纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。2、纳米材料特性粒径（nm）包含的原子（个）表面原子所占例202.5X10^510103.0X10^42054.0X10^34022.5X10^28013099二纳米材料制备方法第二部分2.1CVD2.2熔胶凝胶制备工艺2.4溶胶-凝胶法2.5磁控溅射法2.1化学气相沉积-CVD：简介：化学气相沉积是一种制备材料的气相生长方法，它是把一种或几种含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基材的反应室，借助空间气相化学反应在基体表面上沉积固态薄膜的工艺技术。原理：化学气相沉积法制备纳米碳材料的原理是碳氢化合物在较低温度下与金属纳米颗粒接触时，通过其催化作用而直接生成。2.1化学气相沉积-CVD优点：化学气相沉积法该法制备的纳米微粒颗粒均匀，纯度高，粒度小，分散性好，化学反应活性高，工艺可控和连续，可对整个基体进行沉积等优点。化学气相沉积法因其制备工艺简单，设备投入少，操作方便，适于大规模生产。缺点：缺点是衬底温度高，因此应用上受到一定的限制，参加沉积的反应源和反应后的余气易燃、易爆或有毒2.1CVD制备工艺流程2.2熔胶凝胶制备工艺2.3溶胶凝胶法制备纳米材料方法简介将酯类化合物或金属醇盐溶于有机溶剂中，形成均匀的溶液，然后加入其他组分，在一定温度下反应形成凝胶，最后经干燥处理制成纳米材料。优缺点•反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合•实现分子水平上的均匀掺杂•反应容易进行，温度较低•价格贵，成本高•时间长•存在微孔，并产生收缩2.4磁控溅射法：简介：用两块金属板分别作为阴极和阳极，两极之间充入Ar气，压强在40-250Pa。由于两极放电使得Ar气体电离且撞击阴极材料表面，阴极材料表面的分子或原子蒸发出来沉积到基片上，形成纳米颗粒。优缺点：镀膜层与基材结合力强、镀膜层致密、均匀；产品分布不均匀，产量较低此外，还有其他如水热法，PVD，机械混合法等方法制备。延时符三、纳米材料的表征类别方法粒度分析显微镜法、沉降法等。近年来发展的方法有激光衍射法、激光散射法、光子相干光谱法、电子显微镜图像分析法，采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、扫描隧道电镜(STM)、原子力显微镜(AFM)观测。形貌分析主要有扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)法。成分分析X射线荧光光谱分析方法(XFS)，电子衍射分析方法和二次离子质谱(SIMS)分析方法等。结构分析高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描探针显微镜(SPM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、场离子显微镜(FIM)、X射线衍射仪(XRD)、扩展X射线吸收精细结构测定仪(EXAFS)、穆斯堡尔谱仪(MS)、拉曼散射仪(RS)等等表面与界面分析X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、静态二次离子质谱(SIMS)和离子散射谱(ISS)延时符国外现状国内现状国内：虽然国内外纳米材料产业政策存在些相似点。例如对科技创新的重视。高素质专业人才的培养;都注重技术间的密切联系。纳米行业内相互交流学习。但是通过比较发现。依然存在不少相异之处:首先实施时间不同:其次，经费的投入不同;再次。研发程度不同。国外设立国家级的研发机构。并由政策立法保证投入和监督;而我国重点领域不够突出，缺乏专业化的有明确应用导向的研究平台。最后，研究模式不同。国外的基地建设和项目组织并举长期研发和短期研发并举。满足国家需要的定向研究和科学家自由探索并举。科学创新与实际应用并举。美国：美国在1991年颁布的“国家22项关键技术”中将纳米技术列入其中。1997年.纳米技术由基础的研究跨越到战略性的高度上。完成了一个飞跃。1996--1998年间，美国政府机构联合出资”世界技术评价中心”进行纳米技术发展情况调查研究。美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》.设立-个新的永久性“国家纳米技术研究计划”(NNRP)标志纳米技术日渐成熟。四、行业大背景纳米材料的应用第五部分5.1纳米材料的应用-电池能源方面5.2在食品安全上的应用5.3在生物医学中的应用5.4纳米水凝胶复合材料应用123研究意义传统的Si太阳能电池的相关研究已经非常成熟光电转化效率低，制造成本高，竞争力依然不如传统化石能源太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万亿千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6X1012千瓦小时(度)，相当于目前世界上能耗的40倍。5.1纳米材料-太阳能电池、研究意义将传统的三维材料电池，变成二维纳米结构太阳能电池，甚至是一维的量子点结构的太阳能电池。纳米结构太阳能电池基本原理纳米颗粒的量子化，其吸收光谱和荧光光谱范围将会发上变化，纳米材料（碳纳米管）具有高的电荷传输率和高光学透过率。纳米颗粒（纳米金颗粒或纳米金棒）的等离子共振作用使其在光照下能产生强的近场电磁场和远场电磁波，这种束缚增强作用可增强太阳能电池对光的吸收。研究进展该成果在增加微米球内孔径尺寸的同时，并未“牺牲”微米球比表面积，从而保证了染料的吸附能力。研究人员将基于微米球的多孔薄膜比表面积控制在110m2/g以上，微米球内平均孔径直径由10纳米提高到16纳米以上，从而实现整个微米球内染料分子全吸附和电解质快速扩散。该微球不仅在高效染料敏化太阳能电池上取得了很好的应用，还在其他类的新型太阳能电池如量子点和钙钛矿太阳能电池中都能有很好的表现。视频25.2在食品安全上的应用1、三种传统水果保鲜方式保鲜2、纳米材料在果蔬保鲜中的应用（1）纳米包装材料在果蔬保鲜中的应用纳米包装材料在果蔬保鲜中的使用能够充分发挥其高阻隔性、抗菌性和生物降解性功能，相比以往传统包装材料的强度、韧性也有着较大幅度的提高。随着科学技术的发展，以容性高分子聚合物、超微粒子纳米材料相结合的复合型纳米材料在果蔬保鲜方面的应用得到推广，这也在一定程度上弥补了传统果蔬包装存在的不足。（2）纳米涂膜材料在果蔬保鲜中的应用依据纳米材料的微气调理论，将具备成膜能力的材料经过喷覆方式在果蔬的表面形成一层半透膜，由于现多采用可食性半透膜，所以，这种保鲜方式并不影响果蔬表面化学农药残留的检测结果，同时也保证了其品质。这种基于纳米技术的可食性半透膜能够有效防止果蔬采摘之后的水分流失，减缓果蔬与空气之间的接触，抑制果蔬存储环境中微生物的生长，使果蔬贮藏时间成倍延长。低温保鲜减压保鲜辐照保鲜视频35.3在生物医学中的应用5.4纳米Ag粒子-水凝胶复合材料应用(1)溶胀的凝胶放置在丙酮中2min,使凝胶因脱水而崩塌;(2)菱缩的凝胶然后放置在柠檬酸盐水溶液中(金纳Ag米粒子直径为5nm)稳定2min,（3）凝胶溶胀吸入金属离子，结束后，水洗移除凝胶表面的纳米粒子。制备原理：利用“呼吸机制”在凝胶基质中引入纳米离子。制备方法有3步：烧伤敷料•纳米银(Ag)l粒子-水凝胶复合材料以抗菌性著称，被广泛用于皮肤创伤保护和烧伤敷料，以防止感染”。葡萄糖浓度传感器•葡萄糖作氧化酶，可与Ag粒子反应，水凝胶溶胀-收缩改变颗粒间的距离、影响基于传感器的光学反应，可用做葡萄糖浓度传感器。抗菌涂料•将纳米Ag粒子掺入到PAAm-4，聚丙烯酸(PAA)-5，甲基丙烯酸甲酯等制备的水凝胶，可以用作功能性的抗菌涂料冯婷婷,郭建花.纳米材料在生物医学中的应用[J/OL].,2018(02）.彭佳.纳米材料在果蔬保鲜中的应用研究[J].食品安全导刊,2018(09):125.邱梦欣.中国新材料产业政策综述——以纳米材料为例[J].经济研究导刊,2018(07):50-52.张倩.纳米水凝胶复合材料的设计及应用研究进展[J].广州化工,2017,45(23):3-5.12345参考文献参考文献Reference[纳米材料[J].新材料产业,2018(01):85-88.THANKS汇报完毕感谢观看延时符