化学小论文

化学与纳米材料 作者：王茂昌 指导老师：刘志刚 学院：材料科学与工程学院 专业：电子封装 学号：1112920127 手机号：183451422533 邮箱：1275645609@qq.com 摘要：材料是人类生产和生活水平提高的物质基础，是人类进步的里程碑。一种新材料的问世，往往带来科技的飞速发展，具有划时代的意义。而新材料的制备和选用离不开化学，化学是材料科学发展的基础。纳米材料是由尺寸为纳米级的小晶粒聚集而成的块状和薄膜状的人工固体材料。这是不同于晶态、非晶态的新的结构形态，从而带来许多新的性质。纳米材料的许多新的优异性质，已经引起各国材料学者的普遍关注，它将是21世纪材料科学研究的热点之一。 关键词：化学，纳米材料 纳米材料是颗粒尺寸为纳米量级的材料。 纳米材料科技是21世纪科技产业革命的最重要内容之一，是可以与产业革命相比拟的，它是高度交叉的综合性学科，包括物理、化学、生物学、材料科学和电子学．很多实例说明，化学是纳米材料学的基础，而纳米材料的发展，也在不断推动着无机化学、物理化学、有机化学、超分子化学和生物化学等化学分支的进步。 目前世界经济发展已经进人了一个新的历史阶段，即知识经济时代。在知识经济时代，高科技产业成为经济增长的第一支柱产业。有人曾经预测在21世纪纳米材料技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”，由此纳米材料将成为最有前途的材料。而纳米材料的发展离不开化学的支持，同时也促进了化学的发展。化学与纳米材料的综合应用创造了科学奇迹，推动了科学发展，便利了日常生活。 化学反应是诸多纳米材料制备的基本手段。形形色色的化学反应可以制备极多种纳米材料，拓宽了相关研究领域，丰富了研究对象。 在现行的科学技术及生产手段下通过化学生产工艺生产出具有一定功能的的纳米材料，例如：无极纳米膜、纳米粉末、纳米固体、碳纳米管、C60等。 纳米材料的化学制备方法 1.真空冷凝法 真空冷凝法是采用真空蒸发、加热与高频感应等方法使金属原子气化或形成等离子体,然后快速冷却,最终在冷凝管上获得纳米粒子的方法。通过调节蒸发温度场和气体压力等参数,可以控制纳米微粒的尺寸。用这种方法制备的纳米微粒的最小颗粒可达2 nm。真空冷凝法的优点是纯度高、结晶组织好及粒度可控且分布均匀,适用于任何可蒸发的元素和化合物;其缺点是对技术和设备的要求较高。 2.机械球磨法 机械球磨法以粉碎与研磨相结合来实现材料粉末的纳米化。适当控制机械球磨法的条件,可以得到纯元素、合金或复合材料的纳米超微颗粒。机械球磨法的优点是操作工艺简单,成本低廉,制备效率高,能够制备出常规方法难以获得的高熔点金属合金纳米超微颗粒,其缺点是颗粒分布不均匀,纯度较低。 3.气相沉积法 气相沉积法是利用金属化合物蒸气的化学反应来合成纳米微粒的一种方法。如近年兴起的激光诱导化学气相沉积(LICVD),具有清洁 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面、粒子大小可控制、无粘结及粒度分布均匀等优点,易于制备出从几纳米到几十纳米的非晶态或晶态纳米微粒。LICVD法已成功用于单质、无机化合物和复合材料纳米微粒的制备过程。 4.化学沉淀法 化学沉淀法属于液相法的一种。常用的化学沉淀法可以分为共沉淀法、均相沉淀法、多元醇沉淀法、沉淀转化法以及直接转化法等方法。具体的方法是将沉淀剂加入到包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中,使其发生水解反应,形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或者盐类而从溶液中析出,然后将溶剂和溶液中原有的阴离子洗去,并经过热水解或者脱水处理,就可以得到纳米颗粒材料。其优点是工艺简单,适合于制备纳米氧化物粉体等材料。缺点是纯度较低,且颗粒粒径较大。 5.水热合成法 水热法是在高压釜里的高温、高压反应环境中,采用水作为反应介质,使得通常难溶或不溶的物质溶解,反应还可进行重结晶。水热技术具有两个特点,一是其相对低的温度,二是在封闭容器中进行,避免了组分挥发。水热条件下粉体的制备有水热结晶法、水热合成法、水热分解法、水热脱水法、水热氧化法和水热还原法等。近年来还发展出电化学热法以及微波水热合成法。前者将水热法与电场相结合,而后者用微波加热水热反应体系。与一般湿化学法相比较,水热法处理,避免了可能形成的粉体硬团聚,而且水热过程中可通过实验条件的调节来控制纳米颗粒的晶体结构、结晶形态与晶粒纯度。 6.溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶(Sol-Gel)法广泛地应用于金属氧化物纳米粒子的制备。前驱物用金属醇盐或者非醇盐均可。方法实质是前驱物在一定的条件下水解成溶胶,再制成凝胶,经干燥等低温热处理后,制得所需纳米粒。无机材料的制备大多要经过高温的退火处理,而溶胶-凝胶法的优点之一是可以大大降低合成温度,加上溶胶-凝胶法温和的反应条件,使该法成为制备有机-无机纳米复合材料的最有效方法之一。此法通常是在有机金属化合物中引入有机相聚合物,在适当的条件下水解成溶胶后转化成凝胶;或在无机溶胶中加入单体,在聚合过程中形成凝胶,使聚合物原位生成并均匀地嵌入在无机网络中。 7.原位生成法 原位生成法也是制备纳米复合材料的重要方法之一。其中,无机粒子不是预先制备的,而是在反应中原位生成。聚合物基质可以预先制备,也可以在复合过程中形成。例如,将水溶性聚合物与金属离子螯合后,用还原剂还原金属离子,便可以原位制得纳米复合材料。 8.模板技术 模板技术是指采用具有纳米孔道的基质材料中的空隙作为模板,从而进行纳米材料的合成。模板可以分为硬模板和软模板两类。常见用于合成的模板有多孔玻璃、分子筛、大孔离子交换树脂、高分子化合物以及表面活性剂等。根据所用模板中微孔的类型,可以合成出诸如粒状、管状、线状和层状结构的材料。高分子模板和表面活性剂模板具有模板类型可调的特点,通过改变溶液类型、浓度或配比,可以实现多种纳米材料如纳米颗粒、纳米线以及纳米介孔材料的合成。 9.自组装技术 所谓自组装是利用分子之间的相互作用,如静电力、氢键以及疏水作用等,组装成有序纳米结构的过程。利用自组装技术,可以从分子水平上控制粒子的形状、尺寸、取向和结构。如LB膜技术便是利用了两亲分子在气-液界面上的定向吸附,再转移到固体载片上形成无机-有机纳米复合材料。此外,表面活性剂分子在溶液中的自组装行为及一些特殊结构的共聚物的自组装行为是近年以来所谓仿生合成的研究热点之一。 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ： 鉴于纳米材料的众多优点，其已在信息技术、环境、能源等领域有了广泛的应用，并取得了很好的经济效益，但是纳米技术材料仍存在很多不足，但是，纳米科学技术与纳米材料是一门新兴的学科和新的领域，它不仅仅在化学支持下快速发展，也为化学提供了新的发展机会。愈多愈多的大化学家对纳米材料以至于整个纳米科技产生了深厚兴趣，投身于纳米的科技研究中来，可以预测将来化学与纳米材料的研究前景会更加广阔。 参考文献：[1] SwlliE,Morris S.for water purification[J].Water Res,1999, [2] 李泉， 曾广斌. 纳米粒子[J]. 化学通报, 1995, 6: 29-31. [3] 李良果. 纳米粒子结构分析[J]. 化工新型材料, 1991, 19(12) : 12-13. [4] 唐有祺，王夔.化学与纳米社会[J].北京：高等教育出版社.223. [5] 马荣萱,李继忠纳米技术及其材料在环境保护中的应用[J].环境科学与技术