納米材料研究分析精選(九篇)

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第1篇：納米材料研究分析范文

關(guān)鍵詞：光催化；汽車尾氣；路面；降解

Current Progress and Perspectives of Nanophotocatalysts

Applied on Pvement

Li Peilin1, Zhou Yan1

（1.Chongqing ZhiXiang Cuseway Thnology Egineering Co LTD, Chongqing 400060)

Abstract: The recent development and progress of nanophotocatalysts Applied on Pvement are reviewed. Some problems in the current study and the future trend of development are briefly analyzed. The application on bituminous pavement has many problems. It is suggested that attention of the future investigation on the nanophotocatalysts should focus on forms of application.

Key words: Photoeatalysis; Automobile Exhaust; Pavement; Degradation

中圖分類號：K477文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

半導(dǎo)體光催化技術(shù)是一門新興的環(huán)保技術(shù)，光催化是指光催化劑吸收光后對物質(zhì)所發(fā)生的光化學(xué)反應(yīng)，可將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，促進(jìn)有機(jī)物的合成或分解，自1972年日本東京大學(xué)藤島昭等人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)受輻射后的TiO2 電極上能發(fā)生持續(xù)氧化還原反應(yīng)以來[1]，半導(dǎo)體光催化研究正處于快速發(fā)展階段，已被成功應(yīng)用于工業(yè)廢氣廢水的降解處理[2-7]。由于汽車尾氣排出后首先接觸的是路面，若能將光催化劑負(fù)載于路面，利用陽光凈化汽車尾氣中的污染物，則能成為一種新型防治汽車尾氣污染的方法。

1.光催化降解汽車尾氣機(jī)理分析

光催化劑在吸收光線能量后，可將吸附于表面的一氧化碳、氮氧化合物和碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為二氧化碳和硝酸鹽等，從而實(shí)現(xiàn)對汽車尾氣污染物的降解。下面以二氧化鈦為例介紹光催化劑對污染物的降解過程：二氧化鈦受紫外線激發(fā)后生成光生電子與空穴：

光催化材料表面吸附的O2與和反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化性的活性氧：

、及可與TiO2上吸附的水分子或氫氧根反應(yīng)，生成，它具有強(qiáng)氧化性可將表面吸附的污染物徹底氧化[11-14]。白天是汽車出行的高峰期，而光催化劑在紫外光或自然光條件下催化效率更高，因此白天能夠產(chǎn)生更好的降解效果。光催化劑降解污染物所形成的產(chǎn)物會吸附在催化劑表面，由于納米光催化劑材料表面在光線作用下會生成親水基（-OH），使表面產(chǎn)生超親水性[15-17]，超親水表面使污染物很容易被雨水沖刷干凈，從而產(chǎn)生自清潔效應(yīng)，有利于恢復(fù)材料表面催化降解功能，實(shí)現(xiàn)再生利用。

2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

在汽車尾氣污染愈發(fā)嚴(yán)重的今天，國內(nèi)外對路面納米光催化降解汽車尾氣污染物技術(shù)展開了一系列研究。納米光催化材料的應(yīng)用形式主要借鑒了在墻體中的應(yīng)用形式，摻加方式主要有三種：（1）將TiO2加入水泥中做成水泥超薄面層（2）將水溶性TiO2直接噴灑到混凝土表面（3）在水泥混凝土固化前撒TiO2。日本作為最先研究這一領(lǐng)域的國家，在應(yīng)用方面投入了很多研究，在東京，由Kawasaki重工有限公司生產(chǎn)的Folium光催化劑產(chǎn)品已成功應(yīng)用于公路路面、隧道、高速公路隔音板和收費(fèi)站、建筑物外墻等，起到了光催化降解汽車排放尾氣、自清潔等作用[18]。在美國，通過在混凝土表面涂刷有水泥和光催化材料混合而成的薄層，制成光催化水泥和光催化混凝土，使大氣污染物如NOx、SO2分別氧化成硝酸、硫酸而隨雨水排掉[19]。

室內(nèi)研究表明優(yōu)質(zhì)TiO2可以達(dá)到對NOx200m3/m2·day和對游離有機(jī)物（VOC）60m3/m2·day的凈化效率[20]。美國路易斯安那州立大學(xué)研究了納米TiO2在水泥混凝土路面中應(yīng)用時(shí)對環(huán)境的影響以及耐久性，還進(jìn)一步評價(jià)了當(dāng)路面受到油污、塵土以及除冰鹽的影響時(shí)減污能力的下降趨勢，研究表明路表污染物能使材料光催化性能產(chǎn)生一定程度的下降，其中油污的影響程度最大[21]。在荷蘭和比利時(shí)，都開發(fā)出了添加光催化劑的混凝土磚，鋪設(shè)在路面上可有效降解汽車尾氣的污染[22]。

在意大利米蘭用光催化劑與水泥的混合漿料涂覆了一條7000m2的馬路，檢測表明對空氣中氮氧化合物的去除效率可達(dá)60%，長期使用后測定路面對氮氧化物的降解效率仍可達(dá)到20％以上。日本仙臺使用噴灑技術(shù)在瀝青路面噴灑納米二氧化鈦，由于路面形式采用的是大孔隙瀝青混凝土，應(yīng)用一段時(shí)間后，在路面孔隙力還能保留一部分二氧化鈦，因此還能保持一定的光催化性能[23]。

目前，國內(nèi)對光催化材料在道路上的應(yīng)用也進(jìn)行了少量研究。東南大學(xué)錢春香等人將納米TiO2水溶液噴涂在水泥混凝土表面，實(shí)現(xiàn)了在水泥路面負(fù)載光催化劑。2005年3月在南京長江三橋橋北收費(fèi)站廣場鋪設(shè)了6000 m2的光催化試驗(yàn)路，試驗(yàn)結(jié)果顯示該路段對汽車尾氣中的氮氧化合物有明顯的消除作用。他們還對比研究了負(fù)載型納米TiO2 應(yīng)用于瀝青混凝土表面和水泥混凝土表面對氮氧化物的降解作用，得出水泥混凝土負(fù)載的光催化劑具有較好的光催化功能，而瀝青混合料由于TiO2不易滲透到混凝土內(nèi)部，且瀝青混凝土顏色較深，故光催化功能較差[18] [24]。東北林業(yè)大學(xué)陳萌等通過硅烷偶聯(lián)劑改性TiO2制備了納米光催化劑溶液，然后應(yīng)用到大孔隙瀝青混凝土結(jié)構(gòu)表面，可實(shí)現(xiàn)降解汽車尾氣污染物的目的[25]。

3.存在問題與展望

在道路表面應(yīng)用納米光催化材料由于其所具有的誘人的環(huán)保價(jià)值和社會價(jià)值，已經(jīng)成為路面材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，國內(nèi)外所進(jìn)行的研究表明在道路上應(yīng)用光催化材料能有效降解汽車尾氣中的污染物，但在研究與應(yīng)用中，仍有諸多問題需要克服：

3.1光催化材料在路面上的應(yīng)用形式

第2篇：納米材料研究分析范文

關(guān)鍵詞： 手印顯現(xiàn)；納米材料；發(fā)光材料；潛在手?。簧限D(zhuǎn)換

納米材料是納米技術(shù)領(lǐng)域中被研究最多、應(yīng)用最廣泛的部分.一般認(rèn)為，納米材料顆粒為1～100nm.隨著納米科技的發(fā)展，將稀土納米發(fā)光材料應(yīng)用于手印顯現(xiàn)的相關(guān)研究已經(jīng)引起了國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注.稀土納米發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度高、光穩(wěn)定性好，能夠?qū)κ钟★@現(xiàn)的檢測信號起到放大增強(qiáng)的作用，使顯現(xiàn)后的手印和客體背景之間產(chǎn)生較大的對比反差，有利于提高手印顯現(xiàn)的對比度.稀土納米發(fā)光材料的顆粒尺寸較小、比表面積較大、粉末外觀細(xì)膩，能夠反映出更多的手印細(xì)微特征，有利于提高手印顯現(xiàn)的靈敏度.稀土納米發(fā)光材料的表面修飾方法豐富且技術(shù)成熟， 能夠操控稀土納米發(fā)光材料的表面性能， 進(jìn)而調(diào)節(jié)納米粉末與手印物質(zhì)及客體之間的吸附狀況，有利于提高手印顯現(xiàn)的選擇性.鑒于此，本研究采用溶劑熱法合成出了性能優(yōu)良的 NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料，并將其應(yīng)用到傳統(tǒng)的粉末顯現(xiàn)技術(shù)中、對傳統(tǒng)顯現(xiàn)方法進(jìn)行改良，使傳統(tǒng)顯現(xiàn)方法兼具高對比度、高靈敏度.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

氧化釔（99. 99% ）、 氧化鐿（99. 99% ）、 氧化鉺（99. 99% ）、 濃硝酸（ 優(yōu)級純）、 硬脂酸（ 分析純）、氫氧化鈉（分析純）、油酸（分析純）、 氟化鈉（優(yōu)級純）、 無水乙醇（分析純）、 三氯甲烷（分析純），實(shí)驗(yàn)中使用的水均為去離子水.

1.2 NaYF4： Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的合成

稱取0.8807g氧化釔、0.3941g氧化鐿和0.0383g氧化鉺于燒杯中，向其中加入20mL硝酸，加熱并攪拌使氧化物粉末溶解，繼續(xù)加熱至近干，揮發(fā)掉過量硝酸得到稀土硝酸鹽粉末.將稀土硝酸鹽粉末用80mL無水乙醇溶解到500mL三口燒瓶中，然后升溫至78℃并回流，在磁力攪拌下向三口燒瓶中緩慢滴加20mL含1.1900g氫氧化鈉的乙醇溶液，滴加時(shí)間約為30min.滴加完畢，繼續(xù)恒溫回流40min，得到白色懸濁液. 將懸濁液減壓抽濾，用水洗滌2次、乙醇洗滌1次，濾餅在60℃干燥箱中烘干12 h.向一燒杯中加入10mL水、15mL無水乙醇和5mL油酸，攪拌后形成均一溶液.再向其中加入0.9577g 稀土硬脂酸鹽前驅(qū)體和0.2099g氟化鈉，混合物在超聲輔助下充分?jǐn)嚢?將此懸濁液轉(zhuǎn)移到水熱合成反應(yīng)，向產(chǎn)中加入氯仿-乙醇混合溶劑， 離心分離產(chǎn)品得白色粉末.將該粉末用水-乙醇混合溶劑洗滌3次.將洗滌后的粉末放入60 ℃干燥箱，得到稀土硬脂酸鹽.向一燒杯中加入10mL水、15mL無水乙醇和5mL油酸，攪拌后形成均一溶液.將此懸濁液轉(zhuǎn)移到水熱合成反應(yīng)，離心分離產(chǎn)品得白色粉末.將該粉末用水-乙醇混合溶劑 洗滌3次.將洗滌后的粉末放入60℃干燥箱向中烘干12 h，得到NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料.

1.3 NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的表征

采用TECNAI20型透射電子顯微鏡（TEM，美國FEI公司）觀察納米材料的尺寸形貌；采用X Pert Pro型多晶X射線衍射儀表征納米材料的晶體結(jié)構(gòu)；采用LS-55型熒光光譜儀檢測納米材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能.

2 結(jié)果與討論

2.1 NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的表征

下圖為NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的TEM照片.可以看出，納米材料的微觀形貌為球形，尺寸均一，具有良好的單分散性.經(jīng)測量，納米顆粒的平均粒徑約為70nm，其尺寸完全滿足手印圖1 NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的TEM照片顯現(xiàn)的需要.

2.2 NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料用于手印顯現(xiàn)

粉末顯現(xiàn)法是利用汗液、 油脂等手印遺留物質(zhì)與粉末之間的吸附力，使粉末吸附于手印遺留物質(zhì)表面， 從而實(shí)現(xiàn)潛在手印的顯現(xiàn).從理論上推斷，將上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料用于手印顯現(xiàn)能夠有效提高顯現(xiàn)的對比度、靈敏度.本研究將NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料應(yīng)用于傳統(tǒng)粉末顯現(xiàn)法中，并與使用市售熒光粉末的顯現(xiàn)效果進(jìn)行對比，考察手印顯現(xiàn)的對比度、靈敏度.

2.2.1 對比度的考察

本研究分別使用NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料以及市售綠色熒光粉末對玻璃表面的潛在手印進(jìn)行顯現(xiàn)，并考查兩種手印顯現(xiàn)方法的對比度。如圖 4 所示，使用上述兩種粉末顯現(xiàn)的手印都可以在各自激發(fā)光的照射下發(fā)射出明亮的綠光，乳突紋線部位與黑色客體背景之間的對比反差較大，紋線清晰連貫.以上現(xiàn)象說明，使用NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料和市售綠色熒光粉末，均可以明顯提高手印顯現(xiàn)的對比度.

2.2.2 靈敏度的考察

本研究分別使用NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料以及市售綠色熒光粉末對玻璃表面的潛在手印進(jìn)行顯現(xiàn)，并考查兩種手印顯現(xiàn)方法的靈敏度.使用市售綠色熒光粉末顯現(xiàn)手印，只能觀察到很小一部分汗孔特征，使用NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粉末顯現(xiàn)手印，能夠明顯觀察到汗孔特征，清晰度高.以上現(xiàn)象說明，NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料本身細(xì)小的顆粒粒徑有利于保護(hù)細(xì)微特征不被掩蓋，進(jìn)而使手印顯現(xiàn)具有較高的靈敏度.

3 結(jié)論

采用溶劑熱法在水-乙醇-油酸的混合溶劑中合成出性能優(yōu)良的NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料.該上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的微觀形貌為球形、單分散性較好、平均粒徑約為70nm，晶體結(jié)構(gòu)為六方NaYF4晶型，在980nm紅外光的激發(fā)下能夠發(fā)射出較強(qiáng)的綠光。將NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料成功用于常見光滑非滲透性客體以及某些滲透性客體表面汗?jié)撌钟〉姆勰┓@現(xiàn)，該顯現(xiàn)方法除了具備傳統(tǒng)粉末顯現(xiàn)法操作簡便、省時(shí)高效、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)外，還具有靈敏度高、對比度強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn).使用NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料顯現(xiàn)的手印紋線清晰連貫、細(xì)節(jié)特征明顯、對比反差強(qiáng)烈，鑒定價(jià)值較高.因此，本研究中合成的NaYF4：Yb，Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料在很多真?zhèn)舞b別實(shí)踐中具有廣闊的應(yīng)用前景.

參考文獻(xiàn)

[1] 詹求強(qiáng)，劉靜，趙宇翔，等.多光子發(fā)光的稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒在生物光子學(xué)中的研究進(jìn)展[J].激光生物學(xué)報(bào)，2013，22（1）：13-25

第3篇：納米材料研究分析范文

1．1納米材料的鑒別和表征

目前，由于不斷有研究工作揭示出與納米材料相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。企業(yè)為規(guī)避監(jiān)管，可能不會宣稱其產(chǎn)品使用了納米材料或者在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中應(yīng)用了納米技術(shù)。因?yàn)閲沂称匪幤繁O(jiān)督管理總局早在2006年就將納米產(chǎn)品從Ⅱ類升級為Ⅲ類，并對其安全性和有效性進(jìn)行審慎的考察。因此，企業(yè)并不以納米技術(shù)作為其產(chǎn)品的主要宣傳點(diǎn)，在這類情況中，由于納米物質(zhì)具有某些優(yōu)異性能，或者在生產(chǎn)工藝中需要采用納米技術(shù)，從而可能產(chǎn)生一批沒有貼納米標(biāo)簽的，實(shí)質(zhì)上的納米產(chǎn)品。對于此類產(chǎn)品，在技術(shù)審評工作中，首先要求審評人員具備一定的專業(yè)知識，能夠從企業(yè)遞交的注冊資料中準(zhǔn)確判斷產(chǎn)品中是否有納米物質(zhì)成分，或者在生產(chǎn)中采用了納米技術(shù)。為了準(zhǔn)確鑒別醫(yī)療器械中是否使用了納米材料，證明等同性非常重要。化學(xué)成分的相似性并不足以證明納米材料的等同性，因?yàn)榧{米材料是否呈現(xiàn)出特定性質(zhì)可能取決于納米材料的化學(xué)成分和形狀，和(或)納米材料的來源(供貨方)。當(dāng)判定了產(chǎn)品確實(shí)是納米產(chǎn)品之后，對于其安全性和有效性的把握，需要具備必要的納米表征手段知識。對含有納米材料的醫(yī)療器械的生物學(xué)效應(yīng)的試驗(yàn)和評價(jià)要求對納米材料進(jìn)行全面表征。因?yàn)榧{米材料的毒性，不僅取決于其化學(xué)成分，也與其粒度(粒度分布)、長徑比、形狀、表面形貌、表面電勢、表面化學(xué)、親水(疏水性)、團(tuán)聚(聚集)態(tài)等因素密切相關(guān)。因此，對于某些產(chǎn)品，可能需要根據(jù)掃描電鏡、透射電鏡、原子力顯微鏡、電感耦合等離子質(zhì)譜等表征手段所獲得的圖像和數(shù)據(jù)來判斷其安全性和有效性。應(yīng)該根據(jù)納米材料的類型和形式，以及器械的預(yù)期用途來選取表征方法。對特定物理化學(xué)參數(shù)的表征通?？刹扇《喾N方法。單一的表征方法可能無法提供對于參數(shù)的準(zhǔn)確評估(例如:粒度分布、表面成分)。在該類情況下，如果可行，可能需要采取補(bǔ)充方法來對需要表征的性質(zhì)進(jìn)行充分評估，即采用兩種獨(dú)立的表征方法。需要特別注意的是，用不同的方法獲取的有關(guān)特定性質(zhì)的結(jié)果不能直接進(jìn)行對比。例如，正如指導(dǎo)性文件所指出的，對于粒徑測定，應(yīng)至少采用兩種顯微鏡技術(shù)(例如:透射電鏡和激光掃描共聚焦顯微鏡)。為了對使用納米技術(shù)的醫(yī)療器械進(jìn)行可靠的表征，需要毒理學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)和其他專業(yè)領(lǐng)域的專家之間的跨專業(yè)合作。

1．2納米材料劑量

用于毒理學(xué)研究的劑量水平通常是以質(zhì)量濃度為基礎(chǔ)。然而，納米材料的多個(gè)屬性可能會影響其毒理性質(zhì)。普遍認(rèn)為，除了質(zhì)量濃度以外，還應(yīng)使用包括表面積和數(shù)量濃度在內(nèi)的其他參數(shù)來充分表征納米材料劑量。在確定用于納米材料體外研究的毒理學(xué)相關(guān)的劑量時(shí)，應(yīng)該考慮可分沉淀物的可能性。小納米顆粒(例如:水動(dòng)力學(xué)直徑＜40nm)與培養(yǎng)細(xì)胞層之間的接觸主要取決于擴(kuò)散和對流力。由于沉降力的額外影響，在細(xì)胞培養(yǎng)基中形成的稍大的納米材料和納米材料聚集體的沉淀速度更快。這些因素，以及與蛋白質(zhì)和培養(yǎng)基其他成分的相互作用，可能會影響直接接觸培養(yǎng)細(xì)胞的顆粒的數(shù)量。應(yīng)該根據(jù)具體情況評價(jià)可分沉淀物出現(xiàn)的可能性。若有必要，應(yīng)開展對于體外細(xì)胞劑量的分析性或計(jì)算性評估。目前，對介質(zhì)中的劑量(分散/溶液濃度)或?qū)嶋H的納米顆粒細(xì)胞攝入/接觸量是否應(yīng)該被用于劑量本身的表達(dá)還存在爭議。

1．3納米材料參照樣品

試驗(yàn)結(jié)果的可靠性在一定程度上取決于是否可獲得適合的參照樣品。參照樣品指擁有一項(xiàng)或多項(xiàng)特性參數(shù)、具有足夠可重復(fù)性的已經(jīng)確認(rèn)的材料?？衫迷摬牧匣蛭镔|(zhì)對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，評估測量方法或?yàn)椴牧腺x值。納米尺度參照樣品的最初研發(fā)重點(diǎn)在于將其用于校準(zhǔn)試驗(yàn)儀器，而不是作為生物響應(yīng)基準(zhǔn)進(jìn)行參照樣品研發(fā)。開發(fā)一種廣泛接受的參照樣品，包括在適合不同的試驗(yàn)系統(tǒng)的陽性對照與陰性對照納米顆粒方面達(dá)成共識，已經(jīng)成為納米材料風(fēng)險(xiǎn)評估的一個(gè)關(guān)鍵性要求。雖然參照樣品對于評估醫(yī)療器械中應(yīng)用的納米材料至關(guān)重要，但是因?yàn)榇嬖趯?shí)際困難，研發(fā)進(jìn)度還是很慢。認(rèn)識到納米材料代表性樣本的可用性對于納米物質(zhì)安全試驗(yàn)的可重復(fù)性和可靠性至關(guān)重要。ISO/TC229nm技術(shù)委員會已提出使用“代表性試驗(yàn)材料”，并且正對其進(jìn)行討論。代表性試驗(yàn)材料的擬議定義為“來自同一批的物質(zhì)，在其一個(gè)或多個(gè)特定性質(zhì)方面具有同質(zhì)性和穩(wěn)定性，被認(rèn)為適合于開發(fā)用于針對除已表現(xiàn)出的同質(zhì)性和穩(wěn)定性以外的性質(zhì)的試驗(yàn)方法”。目前這種方法已被應(yīng)用于OECD人造納米材料工作組的納米材料安全性試驗(yàn)合作項(xiàng)目，該項(xiàng)目使用歐洲委員會聯(lián)合研究中心代表性納米材料庫中的代表性納米材料來進(jìn)行。

1．4納米材料樣品制備

納米材料體積小，并且其物理化學(xué)特性可能發(fā)生改變，這使得與宏觀(非納米尺度)顆?；蚧瘜W(xué)物質(zhì)的試驗(yàn)相比，納米材料的樣品制備會遇到重大的挑戰(zhàn)。帶來挑戰(zhàn)的因素包括能加強(qiáng)納米材料反應(yīng)性的表面性質(zhì);聚集或團(tuán)聚顆粒的形成;納米顆粒在通過水合作用，部分溶解或其他過程的分散中發(fā)生的轉(zhuǎn)變;以及低濃度水平污染物對納米材料的物理化學(xué)性質(zhì)和毒理性質(zhì)的強(qiáng)烈潛在影響。如同其他類型的試驗(yàn)樣品，納米物體有可能吸附到容器表面。因此，確認(rèn)標(biāo)稱濃度非常重要。對于研發(fā)針對含有納米材料的醫(yī)療器械的可靠的樣品制備方案來說，必須認(rèn)識到這些問題。相比于使用常規(guī)材料的醫(yī)療器械，解決這些問題也許需要極大提高直接針對樣品制備的研發(fā)力度，并制定處理策略。由于其獨(dú)特的表面性質(zhì)，納米材料對用于樣品制備的技術(shù)表現(xiàn)出極強(qiáng)的敏感性。顆粒之間以及顆粒與周圍環(huán)境之間的相互作用會影響顆粒的分散。分散的納米材料不一定呈現(xiàn)單分散顆粒的形式。呈聚集形式的單分散顆粒(由強(qiáng)結(jié)合或強(qiáng)融合的顆粒組成的顆粒)和呈團(tuán)聚形式的非單分散顆粒(弱結(jié)合顆粒，聚集體，或兩者的混合體)可以出現(xiàn)在以液體、粉末和氣溶膠形式出現(xiàn)的納米材料中，除非通過表面電荷或立體效應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定化處理。因此，樣品中納米材料的分散狀態(tài)和粒度分布可能隨時(shí)間變化。這一屬性對于制備浸提液和(或)儲存溶液和劑量分散溶液有著非常重要的意義，pH值、離子強(qiáng)度或分子成分的輕微調(diào)整就可能顯著改變顆粒分散度?；谠撛?，受試品的穩(wěn)定性對于在生物評價(jià)中獲取具有代表性的和可重復(fù)性的結(jié)果來說顯得尤為重要。納米材料的樣品制備可能包含對于制造商生產(chǎn)的或供應(yīng)商提供的材料的表征，以及制備用于動(dòng)物試驗(yàn)或體外實(shí)驗(yàn)的儲存溶液和劑量溶液。制備細(xì)節(jié)可能根據(jù)給藥途徑和遞送方法的不同而有所差別。

1．5納米材料對于生物相容性研究試驗(yàn)的影響

將納米材料用于試驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)，必須認(rèn)識到需要測定的一些性質(zhì)可能會受到周圍環(huán)境的影響，并且在很大程度上依賴于周圍環(huán)境(例如:組織培養(yǎng)基、血液/血清、蛋白質(zhì)存在)。與環(huán)境的相互作用可能導(dǎo)致納米材料本身發(fā)生暫時(shí)性改變，如通過獲得/脫落蛋白涂層，形成納米顆粒團(tuán)聚/聚集，或納米材料其它方面的變化。由于這樣的變化可能會影響納米材料的特性，因此會影響納米材料的毒性特征。因此，納米材料應(yīng)完全根據(jù)制造出來的形態(tài)/組成，以及最終用戶所接收的形式(如果該形式包含自由納米材料)進(jìn)行表征。最后，還應(yīng)該對最終產(chǎn)品中的納米材料進(jìn)行評價(jià)。對于生物安全性評價(jià)，需要將納米材料分散在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)中進(jìn)行評價(jià)。這些介質(zhì)與納米材料之間的相互作用可嚴(yán)重影響到納米材料在試驗(yàn)系統(tǒng)中的表現(xiàn)。應(yīng)該在試驗(yàn)過程和試驗(yàn)結(jié)果評價(jià)過程中考慮該因素。納米物體在生物環(huán)境中很容易將蛋白質(zhì)迅速吸附在其表面，形成所謂的蛋白質(zhì)“冕暈”。據(jù)報(bào)道，冕暈是由兩層結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)層是由強(qiáng)結(jié)合的蛋白質(zhì)組成，而外層是由快速交換的分子組成。蛋白質(zhì)冕暈并不是靜態(tài)的，可能根據(jù)納米材料所處環(huán)境的不同而發(fā)生改變。作為有機(jī)體內(nèi)的異物，納米材料的歸宿為從被吸收、分布、代謝到排泄/消除。眾所周知，納米材料表現(xiàn)出與其對應(yīng)的常規(guī)材料不同的物理化學(xué)特性(力學(xué)、化學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)或電學(xué)特性)，因此，可以合理的期望納米尺度材料會影響生物學(xué)行為，并且生物學(xué)行為會引發(fā)在細(xì)胞、亞細(xì)胞和生物分子層面(例如:基因和蛋白質(zhì))包括細(xì)胞攝取的各種不同反應(yīng)。因此，與由常規(guī)材料引發(fā)的毒理學(xué)反應(yīng)所不同的各種毒理學(xué)反應(yīng)可能在接觸到納米材料后才會顯現(xiàn)。應(yīng)該注意的是，不僅蛋白質(zhì)會以冕暈形式參與這個(gè)過程，而且脂質(zhì)也會參與這個(gè)過程。因此，毒物動(dòng)力學(xué)研究應(yīng)被視作針對含有納米材料的醫(yī)療器械開展的毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評估的一個(gè)部分。當(dāng)接觸到生物環(huán)境的時(shí)候，納米材料會與蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用，這種相互作用的定量和定性水平取決于生理環(huán)境的性質(zhì)(例如，血液、血漿、細(xì)胞質(zhì)等)和納米材料的特性。同樣，當(dāng)接觸到試驗(yàn)介質(zhì)的時(shí)候，納米材料也會與周圍環(huán)境發(fā)生相互作用并且/或者也會對環(huán)境產(chǎn)生干擾，這取決于其本身的性質(zhì)和所接觸的條件;跟相應(yīng)的常規(guī)材料相比，它們可能會有不同的表現(xiàn)。因此，對于任何被設(shè)計(jì)用來對醫(yī)療器械進(jìn)行生物學(xué)評價(jià)的試驗(yàn)方法，對其進(jìn)行專門的驗(yàn)證是十分有必要的。試驗(yàn)方法的選擇將取決于納米材料的特性。在納米材料的毒性試驗(yàn)中，有幾個(gè)已知的風(fēng)險(xiǎn)因素應(yīng)該避免。對納米材料的毒性和最終結(jié)局了解的還不多，所以一些未知的隱患還會在將來逐漸顯露出來。由于納米材料的毒性試驗(yàn)存在許多不確定性，所以公開透明變得至關(guān)重要。潛在的生物相互作用不是直接取決于分子的濃度或數(shù)量，而是取決于納米顆粒本身。在納米毒理學(xué)中，劑量反應(yīng)關(guān)系的單位可能不是傳統(tǒng)意義的質(zhì)量單位，而可能是以納米顆粒的數(shù)量或者他們的總表面積來表示劑量。除了表征以外，還應(yīng)該以文件的形式記錄下實(shí)驗(yàn)條件的詳細(xì)情況。

2納米材料標(biāo)準(zhǔn)化工作

第4篇：納米材料研究分析范文

關(guān)鍵詞 納米材料；功能紡織品；應(yīng)用與運(yùn)用；研究進(jìn)展分析

中圖分類號：TS195 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）01-0002-01

1 我國納米材料與功能紡織品的發(fā)展現(xiàn)狀分析

1）我國納米材料的發(fā)展現(xiàn)狀分析。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微分子領(lǐng)域已經(jīng)逐漸深入到人類的生活中，納米技術(shù)的出現(xiàn)代表了人類生活的另一個(gè)里程碑，我國納米技術(shù)在紡織行業(yè)的使用剛剛起步，納米紡織品在防雨防水，防紫外線，耐磨等方面有著其他紡織材料不可比擬的作用，因此我國的科學(xué)家在開發(fā)納米技術(shù)的方面一直在努力，不斷開發(fā)功能性超強(qiáng)的納米紡織品，為我國創(chuàng)造最大限度的社會經(jīng)濟(jì)效益，為我國的功能紡織品帶來變革，不斷提高紡織品的功能附加值。目前我國功能紡織品領(lǐng)域的納米技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)逐漸擴(kuò)散，展示出十分明朗的前景。

2）我國功能紡織品的發(fā)展現(xiàn)狀分析。紡織在我國已經(jīng)具有相當(dāng)長時(shí)間的歷史，黃道婆發(fā)明紡織機(jī)，使我國正式走進(jìn)紡織的時(shí)代，隨著歷史的推進(jìn)，我國勞動(dòng)人民的聰明才智的匯聚，我國紡織能力不斷提高，由棉紡織品繁衍到絲質(zhì)紡織品，當(dāng)時(shí)我國紡織技藝在全世界是領(lǐng)先的，中國絲綢也成為了我國的代名詞。走進(jìn)新時(shí)代，我國人民對紡織品的需求也在不斷提高，對紡織品提示出了功能方面的新要求，功能紡織品應(yīng)運(yùn)而生，這是我國紡織業(yè)的一個(gè)里程碑發(fā)明，能夠?yàn)槿嗣裆钐峁┓奖恪?/p>

2 分析納米材料在功能紡織品方面的應(yīng)用與使用

1）加強(qiáng)功能紡織品的防菌防臭性能。納米技術(shù)屬于微分子技術(shù)，將天然纖維中含有鋅，溴等元素的紡織原理進(jìn)行納米化處理后，進(jìn)行紡織處理，可以做到各種防菌防臭的作用。在紡織過程中，將不同的原料纖維進(jìn)行整理解析，構(gòu)成新納米分子，其中鋅、溴等微分子就能夠大大增強(qiáng)紡織品的細(xì)菌掉落率，或是由納米分子進(jìn)行吸附作用，將危險(xiǎn)的細(xì)菌分子吸附到自己身上，從而做到防菌防臭的目的，這項(xiàng)性能為人類的清潔生活提供了無與倫比的方便。

表1 抗菌效率評定

納米粉體濃度/g·L-1 菌落總數(shù)

（×10-4個(gè)/mL） 細(xì)菌減少率/%

0接觸 培養(yǎng)22 h

0.25 TiO2 4.32 1.68 50.7

0.50 TiO2 0.83 0.30 82.6

0.75 TiO2 0.24 0 100.0

0.25 ZnO 2.39 1.50 40.2

0.50 ZnO 2.35 0.32 87.1

0.75 ZnO 0.17 0.02 98.6

2）加強(qiáng)功能紡織品的防紫外線性能。人類進(jìn)行紡織工作生產(chǎn)紡織品的一個(gè)目的就是防范紫外線的侵犯，地球上的紫外線經(jīng)過臭氧層的弱化，已經(jīng)變得可以被人類接受，但是由于人類對環(huán)境的破壞，臭氧層變薄，對紫外線的防御作用減少，因此科學(xué)家研制出可以抵御紫外線的紡織品，那就是納米紡織品。納米纖維中有很大一部分對紫外線的吸收與反射有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，通過對這些納米分子的活性分散，使紡織品的紫外線防御功能大大增強(qiáng)，目前全球?qū)@種納米紡織品的研究已經(jīng)如火如荼。

3）加強(qiáng)功能紡織品的防水防油性能。納米技術(shù)在防油防水方面有著獨(dú)到的優(yōu)勢，眾所周知，大自然中也存在著大量神奇的防水材料，比如蓮葉?？茖W(xué)家通過分析蓮葉的整體構(gòu)造，并將其應(yīng)用到納米技術(shù)的防水功能改良中，研制出纖維活性極高的紡織產(chǎn)品，通過紡織品縫隙間的納米材料，使得紡織品的表面在微觀下形成一種不平整的狀態(tài)，使得水，油不容易滲透進(jìn)紡織纖維，從而達(dá)到了防水防油的目的。納米功能強(qiáng)的紡織品，基本上已經(jīng)做到了防水防油防污，從而出現(xiàn)了免洗紡織品，給人類的紡織技術(shù)帶來了嶄新的變革。

3 分析我國納米材料在功能紡織品上的研究進(jìn)展

1）探究納米材料在功能紡織品中存在的問題與現(xiàn)象。納米技術(shù)仍屬于高精尖的技術(shù)領(lǐng)域，所以需要更加專業(yè)的人員隊(duì)伍來進(jìn)行，但是我國納米材料研制中的最大問題就是專業(yè)人員過少，對納米研制的深度不足。另外對于可以加入紡織生產(chǎn)的納米技術(shù)沒有廠家執(zhí)行，或生產(chǎn)出的納米服裝不盡人意，導(dǎo)致納米研制停滯不前，這需要制度上的改進(jìn)，全面推動(dòng)納米材料的再發(fā)展。

2）分析納米材料在功能紡織品的展望與未來。隨著納米技術(shù)運(yùn)用手段的不斷成熟，納米材料將不斷運(yùn)用到功能紡織品中，納米材料功能豐富，而且納米紡織品輕薄透氣，較之于傳統(tǒng)紡織品有著極高的優(yōu)勢，未來的納米紡織品研究方向就是將不同的納米技術(shù)融入到紡織業(yè)中，使得出現(xiàn)不同功能的紡織品，除防水防油，防紫外線，防菌外，還可以開發(fā)神奇的變色服裝，及其耐熱的服裝，這都是未來納米技術(shù)在功能紡織品的發(fā)展前景。

4 結(jié)束語

人類生活是不斷進(jìn)步的，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類基本生活必需品的科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用也隨著不斷熟練，納米技術(shù)為人類的精致化生活帶來了福音，納米技術(shù)在我們生活中的運(yùn)用也越來越廣，使納米技術(shù)成為新一代高性能技術(shù)，在除菌，防老化等方面都發(fā)揮了及其不俗的表現(xiàn)。功能紡織品與人類生活息息相關(guān)，影響著人類生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，納米技術(shù)的加入使功能紡織品的實(shí)用性大大增強(qiáng)，發(fā)展前景一片光明，接下來的一段時(shí)間納米技術(shù)將成為功能紡織品的重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)，為全人類服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]肖琪，王瑞，徐磊，康衛(wèi)民，吳凡，李明超，殷翔芝.熱處理溫度對玻璃纖維表面氧化錫薄膜光電性能的影響[J].紡織學(xué)報(bào)，2012（11）.

[2]路艷華，陳宇岳，林紅，郝旭.納米二氧化鈦/殼聚糖改性柞蠶絲的結(jié)構(gòu)和熱性能[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009（02）.

[3]路艷華，王漓江，劉治梅.用于紡織品整理的低分子質(zhì)量納米殼聚糖的制備與表征[J].遼東學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009（02）.

[4]李曉峰，王建君，郭春秋，施艷秀.純棉紡織品納米氧化鋅抗菌整理劑的制備及應(yīng)用[J].上海紡織科技，2012（06）.

第5篇：納米材料研究分析范文

關(guān)鍵詞：納米 改性瀝青高速剪切 共混體系

中圖分類號：TU535 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

納米材料因其小尺寸效應(yīng)；量子尺寸效應(yīng)；宏觀量子隧道效應(yīng)以及表面效應(yīng)等特殊的性能，對原材料的性能有極大的改善提高，已然成為了世界各國最活躍的研究課題之一。納米材料在我國發(fā)展勢頭迅猛，形成了以北京上海為核心輻射全中國的基本格局。近年來，納米材料逐漸開始滲透到交通、水利、土建等工程材料領(lǐng)域。2008年，RILEM國際材料與結(jié)構(gòu)協(xié)會專門成立了納米瀝青技術(shù)協(xié)會，納米材料已經(jīng)為瀝青改性打開了一道嶄新的大門。

材料的選取與加工

納米材料按維數(shù)可以分為：納米粒子為代表的零維納米材料；碳納米管為代表的一維納米材料；納米層狀硅酸鹽為代表的二維納米材料；智能金屬等納米塊體為代表的三維納米材料四種。在本次研究中，我們選取價(jià)格相對低廉的零維活性納米碳酸鈣材料進(jìn)行改性。

表2.1 A～C改性材料參數(shù)

表2.2D改性材料參數(shù)

加工方法為取基質(zhì)瀝青質(zhì)量5%的納米碳酸鈣A、B、C、D四種內(nèi)摻攪拌，在170℃溫度下以5000r/min高速剪切攪拌30min，為避免實(shí)驗(yàn)誤差，基質(zhì)瀝青在相同的加工條件下制備。

表2.3基質(zhì)瀝青主要技術(shù)指標(biāo)

基質(zhì)瀝青的主要指標(biāo)

技術(shù)指標(biāo) 單位 基質(zhì)瀝青 規(guī)范要求

針入度（25℃，100g，5s） 0.1mm 71 60～80

針入度指數(shù)PI / -0.66874 -1.5～+1.0

軟化點(diǎn)（環(huán)球法） ℃ 50 ≥46

延度 10℃ cm 48 ≥15

15℃ 100 ≥100

密度（15℃） g/cm3 1.036 -

RTFO 質(zhì)量損失 % 0.08 ±0.8

殘留針入度比 % 78.4 ≥61

殘留延度(10℃) cm 14 ≥6

針對加工制備好的瀝青按現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行三大指標(biāo)實(shí)驗(yàn)。針入度實(shí)驗(yàn)取三個(gè)溫度，分別為5℃，15℃，25℃。針入度反映的是瀝青在某一特定溫度下的粘度特性，軟化點(diǎn)反映瀝青的高溫穩(wěn)定性，延度用來評價(jià)瀝青的低溫性能。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理

3.1 針入度結(jié)果及針入度指數(shù)PI

按照規(guī)范JTG E20-2011公路工程瀝青基瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程，進(jìn)行針入度及針入度指數(shù)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表四所示，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析，結(jié)果如圖1所示。將3個(gè)或3個(gè)以上不同溫度條件下測得的針入度值取對數(shù)，令y=lgP，x=T,按式lgP=K＋AlgPen×T,進(jìn)行y=a＋bx一元一次方程的直線回歸，求取針入度溫度指數(shù)AlgPen。PI=(20-500 AlgPen)/(1+50 AlgPen)。

表3.1針入度試驗(yàn)結(jié)果

25℃ 15℃ 5℃

基質(zhì)瀝青 71.5 20.9 9.3

A改性瀝青 64.1 20.9 9.5

B改性瀝青 65.7 19.8 9.2

C改性瀝青 63.1 23.1 11.1

D改性瀝青 63.2 21.3 7.8

圖3.1針入度線性回歸分析

圖3.2 回歸分析結(jié)果

由上圖可以看出，A、B、C、D及原樣瀝青的回歸分析的針入度溫度指數(shù)AlgPen分別為0.0414、0.0426、0.0377、0.0455、0.0442。根據(jù)公式計(jì)算其對應(yīng)的針入度指數(shù)分別為-0.2439、-0.41534、0.398614、-0.83969、-0.66874。其中，C型號納米碳酸鈣改性的瀝青PI值最小，其溫度敏感性也最??；D型號的溫度敏感性最小，因?yàn)镈型號的改性劑粒徑最大，它的加入改變了基質(zhì)瀝青的均質(zhì)狀態(tài)，且大粒徑在加工過程中也容易沉積在瀝青材料底層，會有比較嚴(yán)重的離析現(xiàn)象，所以D試驗(yàn)結(jié)果與基質(zhì)瀝青相比，至少PI值差別并不大，沒有突出的改性效果。

3.2 軟化點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果

圖3.3軟化點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果

如圖三所示，1、2、3、4、5對應(yīng)的分別為基質(zhì)瀝青、A改性、B改性、C改性、D改性瀝青，可以看出C的軟化點(diǎn)最高，為57℃，比基質(zhì)瀝青提高11.8%，改性效果比較明顯，其他幾種改性劑均提高了瀝青的軟化點(diǎn)。四種改性劑對軟化點(diǎn)的提高都很大，并且相互之間差別并不明顯，C改性效果稍微突出一點(diǎn)。

3.3延度的變化

按現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)范試驗(yàn)，測得研讀數(shù)據(jù)如圖所示，1、2、3、4、5分別代表基質(zhì)瀝青、A改性、B改性、C改性、D改性瀝青。試驗(yàn)溫度為15℃。瀝青的延性表征其受到外力的拉伸作用時(shí)抗塑性變形的總能力，延度越大的瀝青其柔韌性越強(qiáng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知基質(zhì)瀝青的延度最大，因?yàn)槠錇閯蛳?，整體性較強(qiáng)。在摻加納米碳酸鈣改性劑之后，因?yàn)榧{米粒子粒徑小，表面能高，具有一種自發(fā)團(tuán)聚的趨勢。這就會一定程度產(chǎn)生一些應(yīng)力的不均勻，宏觀的反應(yīng)就是一定程度上延度的減小。其中，C改性瀝青對延度的影響較小，而B、D改性劑對延度的影響較大，延度減小了50%還多。

圖3.4針入度試驗(yàn)結(jié)果

3.4 三大指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果分析

由表四以及圖一至圖四可以看出任意一種納米材料的加入，都會改變基質(zhì)瀝青的性能，具體說來主要是針入度降低，軟化點(diǎn)升高，延度減小。為了選擇改性效果最突出的改性劑，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別對各納米改性瀝青排序，結(jié)果如表3.2所示。

表3.2各改性劑試驗(yàn)結(jié)果對比

試驗(yàn)項(xiàng)目 性能數(shù)據(jù)結(jié)果對比

針入度 C

軟化點(diǎn) C>D=B>A

延度 C>A>D>B

PI C>A>B>D

根據(jù)針入度越低，軟化點(diǎn)、延度、針入度指數(shù)PI越高的原則，由表3.2可以看出，在相同制備工藝，相同摻量條件下制備的納米改性瀝青，C型納米碳酸鈣改性劑改性瀝青的綜合性能最好，另外幾種納米材料在不同程度上對瀝青的性能有所提高，但與C型改性劑改性瀝青相比，稍遜一籌。C的改性效果最好，可以作為進(jìn)一步研究的原料，做更進(jìn)一步的探討。

結(jié)論

基質(zhì)瀝青的改性研究一直是道路建筑材料研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，改性劑種類繁多，改性工藝各式各樣。作為公路從業(yè)人員，需要把所做研究與前沿科技結(jié)合起來，而納米材料改性劑，無疑是一個(gè)充滿潛力的方向。

活性納米碳酸鈣的加入，明顯提高了基質(zhì)瀝青的各項(xiàng)性能，針入度降低，軟化點(diǎn)升高，改善了基質(zhì)瀝青的高溫穩(wěn)定性。納米材料之所以具有成為機(jī)制瀝青改性劑的潛力，是因?yàn)槠湫×?、大比表面積、強(qiáng)活性及諸如量子尺寸效應(yīng)等特殊物理性能。但是，納米材料種類多種多樣，不是所有的納米材料都適合作為基質(zhì)瀝青的改性劑來進(jìn)行改性。

實(shí)驗(yàn)證明C型納米碳酸鈣的改性效果最為明顯，明顯提高了基質(zhì)瀝青的綜合性能尤其是其高溫穩(wěn)定性?？梢赃x擇C型材料對其改性機(jī)理做進(jìn)一步深入的研究。

第6篇：納米材料研究分析范文

關(guān)鍵詞：納米;添加劑;分析;標(biāo)準(zhǔn)化;環(huán)保

中圖分類號：TE624.82 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 前言

納米技術(shù)已同信息技術(shù)、生物技術(shù)一樣被稱為未來最重要、最核心的三大高新技術(shù)。為占有納米技術(shù)和納米材料的一席之地，世界上已經(jīng)有30多個(gè)國家開展了納米科技方面活動(dòng)，一些發(fā)達(dá)國家還制定了自己的發(fā)展計(jì)劃，如美國的“國家納米技術(shù)計(jì)劃”、歐盟的“第六框架計(jì)劃”等。同時(shí)，在納米技術(shù)方面的投資增長速度也顯著加快，如美國在2005年到2008年計(jì)劃投入37億美元，歐洲在2002年到2006年計(jì)劃投入13億歐元，日本從2003年起每年計(jì)劃投入8億歐元，俄羅斯在近年也將投資6億盧布用于發(fā)展納米技術(shù)［1-4］。

納米材料是由納米添加劑、基礎(chǔ)油和其他功能添加劑組成，被認(rèn)為是最值得重視的納米材料之一，美國在其國家納米技術(shù)計(jì)劃中就將設(shè)計(jì)和制造能進(jìn)行自修復(fù)的納米材料作為可能取得突破的長期目標(biāo)。將納米材料應(yīng)用于劑中，是一個(gè)全新的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。由于納米材料具有高擴(kuò)散性、表面積大、易燒結(jié)、熔點(diǎn)降低、硬度增大等特點(diǎn)，納米材料作為材料不僅可以在摩擦表面形成易剪切的表面膜，降低摩擦系數(shù)，而且還能對摩擦表面進(jìn)行一定程度的填補(bǔ)和修復(fù)。同時(shí)，納米材料中的納米性添加劑主要是非活性的單質(zhì)、有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的納米級固體顆粒，這類物質(zhì)具有高的熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性，在高溫、重負(fù)荷、高速等使用條件下，納米性添加劑不易發(fā)生氧化、分解與失效，也不像傳統(tǒng)添加劑那樣會產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)。因此，納米材料不易導(dǎo)致金屬腐蝕，會減緩材料變質(zhì)失效的速度，延長設(shè)備和材料的使用壽命。

本文簡要介紹目前國內(nèi)外納米添加劑研究的情況，包括納米添加劑的主要類型、制備工藝、機(jī)理研究情況等，并簡要探討納米添加劑研究的趨勢。

1 納米添加劑研究的狀況

納米材料的研究報(bào)道很多，而且每年申請的專利技術(shù)也異常的多，為占有納米材料的制高點(diǎn)，發(fā)達(dá)國家開展了納米技術(shù)專利的“圈地運(yùn)動(dòng)”［5］，但從目前有關(guān)納米技術(shù)的報(bào)道和專利情況看，納米添加劑的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：新品種、制備工藝、復(fù)合作用以及機(jī)理等。

1.1 納米添加劑的主要類型

目前報(bào)道的可作為納米添加劑的類型很多，品種也很多。但從化學(xué)的角度進(jìn)行分類時(shí)，主要可以分為兩種類型，一類是單質(zhì)，另一類是化合物，而化合物又分為無機(jī)化合物和有機(jī)化合物等。表1給出了目前研究的納米添加劑的主要類型和品種［6-7］。

1.2 納米添加劑的制備工藝

由于納米添加劑具有較大的表面能，納米顆粒之間存在團(tuán)聚成塊、粒徑長大的傾向，因此會導(dǎo)致添加劑性能大幅度降低。同時(shí)，作為油的納米添加劑，若產(chǎn)生團(tuán)聚，將形成沉淀而析出，

收稿日期:2007-11-04。

作者簡介：馮克權(quán)（1963-），男，工學(xué)碩士，高級工程師，1989畢業(yè)于中國科學(xué)院有機(jī)化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)任杭州新港石油化工有限公司總工程師，長期從事油、脂以及油脂添加劑產(chǎn)品的研究、開發(fā)、生產(chǎn)和技術(shù)服務(wù)工作，已公開20余篇。

人們根據(jù)納米添加劑的不同結(jié)構(gòu)、組成和特點(diǎn)，已經(jīng)研究出很多種制備納米添加劑的方法，主要可分為三種類型，即：氣相合成法、固相合成法和液相合成法。這些方法又可細(xì)分為：機(jī)械粉碎法、物理氣相法、電火花法、蒸發(fā)冷凝法、真空蒸發(fā)法、激光法、高頻電弧感應(yīng)法、濺射法、高速干燥法、微乳化液法、水熱合成法、化學(xué)氣相沉積法、化學(xué)氣相冷凝法、溶膠―凝膠法、氧化―還原法、熱分解法、超聲化學(xué)法、有機(jī)配合物前驅(qū)體法、化學(xué)氣相法等［8-10］。表2給出了常用的制備納米添加劑的方法和原理。

通過普通方法制備的納米添加劑，具有較大的表面能，固體顆粒之間存在團(tuán)聚成塊、粒徑長大的傾向，從而影響穩(wěn)定性和使用性能。為此，在制備納米添加劑過程中，近年來開發(fā)出表面修飾技術(shù)［11-12］。納米粒子的表面修飾技術(shù)是以降低納米微粒表面能為目標(biāo)，同時(shí)改善納米粒子在基礎(chǔ)油中的分散性。目前較為通用的修飾方法包括：表面活性劑吸附法、化學(xué)反應(yīng)修飾法和聚合物包膜法。表面活性劑吸附法是表面活性劑吸附在納米粒子表面，非極性與分散介質(zhì)-基礎(chǔ)油發(fā)生溶劑化效應(yīng)，從而防止或減少納米粒子的團(tuán)聚；化學(xué)反應(yīng)法是通過修飾劑與納米粒子進(jìn)行反應(yīng)而達(dá)到防止或減少納米粒子的團(tuán)聚；聚合物包膜法是吸附在納米粒子表面的單體發(fā)生聚合反應(yīng)或聚合物吸附在納米粒子表面形成包膜，從而阻止納米粒子發(fā)生團(tuán)聚，提高穩(wěn)定性。

1.3 納米添加劑的機(jī)理研究

摩擦與是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，因此納米添加劑機(jī)理的研究是一個(gè)非常困難的課題。大量研究表明，納米粒子的效果非常強(qiáng)烈地依賴粒子的化學(xué)和物理性質(zhì)、種類、粒徑大小、基礎(chǔ)油的類型等。人們采用不同的研究手段對數(shù)百種納米添加劑的機(jī)理進(jìn)行了分析和試驗(yàn)研究，對納米添加劑的機(jī)理做出了一些推測，認(rèn)為納米添加劑的減摩抗磨機(jī)理主要有：滾珠軸承效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、高活性效應(yīng)、載體作用和沉積膜作用［7，13］，如表3所示。

1.4 分析方法與標(biāo)準(zhǔn)化

可用于納米粒子分析檢測的方法很多，最主要的有透射電鏡法、掃描電鏡法、X射線衍射法、激光粒度分析法、X射線小角散射法、沉降粒度分析法和擴(kuò)散系數(shù)法等七種［14］。表4給出了幾種分析方法的原理。

我國在納米顆粒的測定方面也做了大量工作，已經(jīng)頒布了兩種檢測方法國家標(biāo)準(zhǔn)：《納米粉末粒度分布的測定――X射線小角散射法》（GB/T 13221-2004）和《氣體吸附BET法測定固態(tài)物質(zhì)比表面積》（GB/T 19587-2004）［15］。同時(shí)，也頒布了四種納米產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)：《納米鎳粉》（GB/T 19588-2004）、《納米氧化鋅》（GB/T 19589-2004）、《納米二氧化鈦》（GB/T 19591-2004）和《超微細(xì)碳酸鈣》（GB/T 19590-2004）［16］。

1.5 納米添加劑的復(fù)合作用

和傳統(tǒng)添加劑一樣，不同組成、不同結(jié)構(gòu)的納米添加劑其主要性能也不盡相同，有的抗磨損性能好，有的減摩性能好，有的極壓性能（承載能力）好。因此，要獲得減摩和抗磨極壓性能都好的油配方或產(chǎn)品，就需要不同納米添加劑的有機(jī)結(jié)合。

國內(nèi)外在復(fù)合納米添加劑方面的研究都有報(bào)道。例如將40 nm的碳酸鈣粒子與11 nm的稀土粒子復(fù)合加入到500SN中，測定的試驗(yàn)結(jié)果見表5。其中納米添加劑加入的總量相同，磨斑直徑的試驗(yàn)條件為392 N，60 min。由表5可見，兩種納米添加劑的復(fù)合，其油品的最大無卡咬負(fù)荷提高，磨斑直徑和摩擦系數(shù)都有所降低［16］。另外，有研究表明，采用納米二硫化鉬與納米金屬鈦或納米鉛的復(fù)合多層膜可以提高設(shè)備使用壽命，納米復(fù)合多層膜的滑動(dòng)磨損壽命比純納米二硫化鉬膜提高4～6倍［17］。

2 納米添加劑研究的趨勢

納米添加劑的研究已經(jīng)到了非?；钴S的階段，我們認(rèn)為選擇來源廣且價(jià)格合理的品種、穩(wěn)定生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本并使之產(chǎn)業(yè)化是將來研究的主要方向。同時(shí)，納米添加劑復(fù)合作用的研究、納米添加劑產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化研究以及環(huán)保型納米添加劑的研究也是將來研究的重要內(nèi)容。

2.1 工藝與產(chǎn)業(yè)化研究

納米添加劑的比表面能大，容易聚集成大顆粒，因此表現(xiàn)出制成的油品穩(wěn)定性差，納米添加劑容易從油中沉淀析出。要獲得穩(wěn)定的含納米添加劑的油品，納米添加劑的制備工藝就顯的尤為重要。總的看來，納米添加劑的制備工藝研究是將來研究的主要方向，并且將主要集中在兩個(gè)方面，一是納米添加劑制備新工藝的研究，二是表面改性（修飾）技術(shù)的研究。而工藝研究的主要目標(biāo)是研究出生產(chǎn)工藝簡單、成本低、設(shè)備要求不高的生產(chǎn)工藝技術(shù)，同時(shí)合成新的、效率高的分散劑和穩(wěn)定劑，以解決油中納米添加劑粒子在苛刻條件下工作的穩(wěn)定性。

另外，雖然國內(nèi)外市場上都有納米添加劑產(chǎn)品銷售，但生產(chǎn)工藝穩(wěn)定以及產(chǎn)業(yè)化程度高、應(yīng)用范圍廣、成本低且規(guī)模化了的產(chǎn)品還不多見。因此，納米添加劑的產(chǎn)業(yè)化研究也將是未來研究的重要方面。

2.2 納米添加劑復(fù)合作用的研究

不同納米添加劑的復(fù)合可以完善所獲得的劑的性能，但一個(gè)劑配方是由基礎(chǔ)油和多種功能添加劑組成的，如抗氧劑、防銹劑、抗腐蝕劑等等，這就需要納米添加劑在劑配方中與其他添加劑有良好的協(xié)和作用。因此，不同納米添加劑復(fù)合作用效果的研究以及納米添加劑與其他功能添加劑的協(xié)和作用研究是研究者在未來研究中需要研究與解決的問題。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)化研究

目前已經(jīng)有納米添加劑產(chǎn)品投放市場，但是并沒有統(tǒng)一的納米添加劑標(biāo)準(zhǔn)。隨著納米添加劑和納米油、納米脂研究開發(fā)的不斷深入，納米添加劑以及相應(yīng)劑產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作已經(jīng)顯得愈來愈重要。我們認(rèn)為應(yīng)該開展相關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化工作，制定出產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范產(chǎn)品市場，使納米材料在領(lǐng)域的應(yīng)用能夠健康發(fā)展。

2.4 環(huán)保型納米添加劑的研究

隨著全球氣候變暖，環(huán)保問題已經(jīng)成為各國政府以及研究者關(guān)注的重要課題。為適用環(huán)保要求，環(huán)保型納米添加劑的研究與應(yīng)用也應(yīng)運(yùn)而生。目前環(huán)保型納米添加劑研究的主要方向是采用環(huán)保型納米材料，通過合適的工藝路線以及采用特殊的分散技術(shù)和穩(wěn)定技術(shù)，制備環(huán)保型納米劑［16,18］。

3 結(jié)束語

納米添加劑具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)表征和優(yōu)異的性能，在油中加入納米添加劑可以大大提高油的抗磨減摩性能，但納米添加劑能象傳統(tǒng)添加劑那樣廣泛用于劑配方中，還有很多工作要做。從發(fā)展的趨勢來看，我們認(rèn)為目前納米添加劑研究者應(yīng)開展的主要工作是：

(1)選擇價(jià)格合理、性能優(yōu)良的納米材料，進(jìn)行工藝研究，確定可行的生產(chǎn)工藝并使之產(chǎn)業(yè)化。降低成本，使納米材料真正應(yīng)用到普通劑配方中，發(fā)揮納米添加劑的作用。

(2)制定納米添加劑的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，使納米添加劑的研究、開發(fā)、生產(chǎn)有標(biāo)可依，避免盲目性。同時(shí)開展納米添加劑分析方法的研究，并標(biāo)準(zhǔn)化。

(3)研究納米添加劑復(fù)合作用機(jī)理，探討納米添加劑與傳統(tǒng)添加劑的協(xié)和作用效果，研究協(xié)和作用規(guī)律，為納米材料的配方研究提供指導(dǎo)。

(4)研究與開發(fā)環(huán)保型納米添加劑，走可持續(xù)發(fā)展道路。

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RESEARCH STATUS AND DEVELOPMENT TREND OF NANOPARTICLES AS LUBRICATING ADDITIVES

FENG Ke-quan, ZHAO Zhi-qiang

(Hangzhou Xin′gang Petrochemical Co., Ltd. Hangzhou 311600,China)

第7篇：納米材料研究分析范文

關(guān)鍵詞：納米材料 太陽電池 光催化 興趣小組

中圖分類號：N39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0001-01

為了更好地開展“納米科技”興趣小組，將興趣小組分成以下幾個(gè)部分來實(shí)施：納米材料的基本知識及制備方法，染料敏化納米薄膜太陽電池，納米科技在光催化、光吸收等方面的應(yīng)用。

1 納米材料的基本知識及制備方法

“納米科技”興趣小組剛開展時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)的方法，為小組成員提指導(dǎo)學(xué)生制作太陽電池，首先制作納米二氧化鈦，有很多參數(shù)會影響到納米供相關(guān)科技書籍，指導(dǎo)學(xué)生掌握相關(guān)知識：納米概念、納米微粒結(jié)構(gòu)、納米材料的物理化學(xué)性質(zhì)、納米材料的制備方法等，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)科學(xué)知識，激發(fā)學(xué)生對納米科技的興趣。

針對小組成員是大一新生，理論知識和實(shí)驗(yàn)技能相對不足，利用課余時(shí)間指導(dǎo)小組成員學(xué)習(xí)理論知識和常規(guī)的實(shí)驗(yàn)技能，指導(dǎo)小組成員做一些簡單的材料制備實(shí)驗(yàn)，熟悉紫外-可見分光光度（UV-Vis）、pH計(jì)等分析儀器。給小組成員布置學(xué)習(xí)任務(wù)，按期提交學(xué)習(xí)心得，督促小組成員盡快掌握基本的理論知識和實(shí)驗(yàn)技能。給學(xué)生做演示實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)。通過言傳身教，讓學(xué)生懂得科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，養(yǎng)成多動(dòng)腦筋、勤觀察現(xiàn)象、善于分析的好習(xí)慣。指導(dǎo)學(xué)生掌握如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，如何記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)據(jù)處理。組織小組成員進(jìn)行討論交流，提高學(xué)生獨(dú)立思考、分析理解能力、動(dòng)手操作和自主創(chuàng)新的能力；增強(qiáng)學(xué)生的綜合能力，促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)的全面發(fā)展。

在興趣小組的實(shí)施過程中，小組成員通過查閱資料、文獻(xiàn)檢索、聽講座、看演示實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)、討論交流等方式了解納米科技，熟悉納米材料的基礎(chǔ)知識，納米材料的制備方法：共沉淀法、水解法、溶膠-凝膠法和微乳液法等，能動(dòng)手制備一些納米材料，如：納米二氧化鈦、納米二氧化硅等。

隨著小組成員理論知識和實(shí)驗(yàn)技能的提高，指導(dǎo)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)方案及注意事項(xiàng)，讓學(xué)生動(dòng)手做一些實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比較各個(gè)工藝路線的優(yōu)劣，討論如何設(shè)計(jì)下一步的實(shí)驗(yàn)方案。指導(dǎo)學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以及一些困惑和思考。學(xué)生在做科學(xué)研究時(shí)，興趣更大，操作更加細(xì)致認(rèn)真。先后做的實(shí)驗(yàn)有：納米二氧化鈦的制備，并用紫外-可見分光光度分析納米二氧化鈦的的光化學(xué)性質(zhì)；制備摻雜型納米二氧化鈦材料，納米二氧化鈦和二氧化硅復(fù)合材料的制備。納米TiO2顆粒容易團(tuán)聚形成較大的聚集體，對納米TiO2進(jìn)行表面改性以避免其團(tuán)聚現(xiàn)象。納米TiO2顆粒的晶型、顆粒大小對光催化性能起著決定性的作用，分析影響光催化劑晶型、粒徑的因素，控制納米TiO2的晶型和粒徑。

2 染料敏化納米薄膜太陽電池

給學(xué)生介紹染料敏化納米薄膜太陽電池（DSC），DSC具有廉價(jià)的原材料和簡單的制作工藝以及穩(wěn)定的性能等優(yōu)勢。DSC采用有機(jī)染料來敏化納米多孔TiO2半導(dǎo)體，由于有機(jī)染料分子設(shè)計(jì)合成的靈活性和納米半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，DSC在技術(shù)發(fā)展和性能提高上有很大的潛力。

TiO2的形態(tài)（粒徑、顆粒形狀、孔隙和比表面積等），還有pH值及反應(yīng)溫度和時(shí)間等。在第一階段已經(jīng)做過納米二氧化鈦，然后合成染料敏化劑聯(lián)吡啶釕，染料敏化劑在太陽電池中的作用是極其重要的，它具有很寬的光譜吸收范圍和良好的穩(wěn)定性，能有效地捕獲太陽光，并通過染料分子的吸附功能基團(tuán)與納米TiO2薄膜表面形成化學(xué)鍵，使染料能夠有效地敏化納米TiO2薄膜電極。將合成的染料溶于乙醇中，配制成染料溶液。第三步配制電解質(zhì)。第四步，準(zhǔn)備好導(dǎo)電玻璃，將二氧化鈦薄膜印刷到導(dǎo)電玻璃上，然后浸泡到染料溶液中，在反電極的玻璃上鍍上一層鉑。最后將兩片導(dǎo)電玻璃固定好，注入電解質(zhì)，密封好就得到太陽電池了。學(xué)生親自動(dòng)手制作電池，興趣很大，動(dòng)手能力也得到很好的鍛煉。

3 納米科技在光催化、光吸收等方面的應(yīng)用

指導(dǎo)小組成員學(xué)習(xí)納米材料在光催化、光吸收、生物、醫(yī)藥、磁性材料及傳感器等方面的應(yīng)用；指導(dǎo)小組成員分析納米二氧化鈦的應(yīng)用研究，如在水處理、氣體凈化、抗菌保潔等方面的應(yīng)用；指導(dǎo)小組成員學(xué)習(xí)工業(yè)廢水的常規(guī)處理方法，以及催化劑的性質(zhì)和應(yīng)用；指導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識運(yùn)用到實(shí)踐中，將金屬離子摻雜納米二氧化鈦光催化劑應(yīng)用到光催化降解工業(yè)廢水中。

采用溶膠-凝膠法制備共摻雜鋅、銀的納米TiO2光催化劑，提高納米TiO2的光催化效率?？疾鞊诫s量、催化劑加入量等對光催化性能的影響。在處理制漿造紙工業(yè)、農(nóng)藥制造、印染、化工等多種工業(yè)排放廢水方面顯示出良好的應(yīng)用前景。這種光催化技術(shù)對解決環(huán)境污染，治理環(huán)境有重要的意義，特別是在全球環(huán)境惡化，病毒性傳染病時(shí)有發(fā)生的今天，加強(qiáng)光催化降解有機(jī)污染物技術(shù)更為重要。以甲基橙染料廢水的光催化降解為例，分析鋅、銀共摻雜納米TiO2光催化劑的降解效率。分析影響甲基橙染料廢水的光催化降解的因素：光照強(qiáng)度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑用量、pH值、有機(jī)廢水濃度等。

4 結(jié)語

通過“納米科技”興趣小組的開展，小組成員對科學(xué)研究產(chǎn)生了很大的興趣，學(xué)到了很多有用的科技知識和實(shí)驗(yàn)技能，掌握了科研的一些基本方法和技能，能進(jìn)行文獻(xiàn)的檢索，實(shí)驗(yàn)方案的選擇等，能用紫外-可見分光光度（UV-Vis）對納米光催化劑的光化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，能比較各個(gè)工藝路線的優(yōu)劣，討論如何設(shè)計(jì)下一步的實(shí)驗(yàn)方案?！凹{米科技”興趣小組的開展大大提高了小組成員對專業(yè)課的學(xué)習(xí)興趣，為今后走向工作崗位奠定了一定的理論知識和實(shí)驗(yàn)操作技能。

通過“納米科技”興趣小組的開展，小組成員能制備出納米二氧化鈦、共摻雜鋅、銀納米TiO2光催化劑等納米材料。這種新型光催化劑是造紙、農(nóng)藥、印染、化工等多種企業(yè)所需要的，為企業(yè)解決工業(yè)廢水的治理問題。

參考文獻(xiàn)

[1] O'Regan B，Graetzel M.A low-cost， high-efficiency Solar Cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films[J]. Nature，1991，353（6346）：737-740.

第8篇：納米材料研究分析范文

關(guān)鍵詞：電沉積；納米鎳鐵合金；工程應(yīng)力；拉伸性能

中圖分類號： K477 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

我們通過以往的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)合金材料不只具有很高的強(qiáng)度和相對良好的塑性，同時(shí)塑性不隨應(yīng)變速率的增大而下降。在傳統(tǒng)材料的設(shè)計(jì)中，材料的延伸率與屈服強(qiáng)度兩者之間具有相互制約的特性，對于大多數(shù)納米材料，提高其延伸率必將導(dǎo)致材料強(qiáng)度的下降，反之，提高其強(qiáng)度的同時(shí)也必將導(dǎo)致其延伸率的下降。本文將通過對納米鎳鐵（Ni-Fe）合金的異常拉伸性能的試驗(yàn)，深入探討這種材料所具有得研究的價(jià)值，并圍繞這個(gè)材料特性，通過與常規(guī)的納米鎳（Ni）晶材料的拉伸性能對比分析，其中包括強(qiáng)度、塑性、應(yīng)變速率敏感性等力學(xué)性能的比較，并采用SEM(JSM-5600LV型掃描電子顯微鏡)對拉伸斷口形貌進(jìn)行單向拉伸斷裂表面分析，對此納米鎳鐵合金材料的拉伸性能進(jìn)行進(jìn)一步研究，初步研究納米鎳鐵合金的變形機(jī)制。

在室溫下，納米鎳鐵合金不同應(yīng)變速率的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線。圖［1］給出了電沉積納米 Ni 晶在不同應(yīng)變速率(1.35E-5 到1.35s-1)的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線，從圖可以看出，在較寬的應(yīng)變速率范圍內(nèi)，納米晶 Ni[52]的抗拉強(qiáng)度處于 1440 和 1916MPa 之間；延伸率最高可達(dá) 11.3%。與電沉積納米鎳鐵合金對比，納米 Ni 的最大抗拉強(qiáng)度較大，而納米鎳鐵合金的最低抗拉強(qiáng)度則較大。

圖［1］室溫，1.35E-5 到 1.35 s-1下電沉積納米晶材料的工程應(yīng)變應(yīng)力曲線

為了更好的對比分析兩種材料的拉伸性能，圖［2］給出納米鎳鐵合金和納米鎳晶的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線對比圖，其中 A1~K1為納米 Ni-Fe 合金的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線，A2~K2為納米 Ni 晶的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線。從圖可以清楚地看出在拉伸過程中納米 Ni-Fe 合金發(fā)生頸縮比納米 Ni 晶延后，而頸縮時(shí)間則比納米 Ni 晶的短。兩者拉伸工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線的區(qū)別也說明由于納米鎳鐵合金中加入 Fe 元素而致使拉伸性能發(fā)生改變。初步推測這是因?yàn)榧{米 Ni 材料在拉伸過程相對較容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，使局部過快地產(chǎn)生變形，使材料過早地發(fā)生頸縮。而納米 Ni-Fe 合金則相對變形均勻，從而推遲了發(fā)生頸縮的時(shí)間，這也使這種納米鎳鐵合金具有與其他納米材料不同的拉伸性能。

圖［2］電沉積納米 Ni-Fe 合金與納米 Ni 的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線的對比關(guān)系

初步地論述了納米鎳鐵合金的拉伸性能隨應(yīng)變速率(ε )增大的變化趨勢。為了能更好地觀察應(yīng)變速率對納米鎳鐵合金的拉伸性能的影響，以及同納米 Ni 的對比分析，兩種材料的抗拉強(qiáng)度(σUTS )、屈服強(qiáng)度(σ0.2 )、均勻應(yīng)變(εUTS )以及斷裂應(yīng)變(εf )與應(yīng)變速率(ε )的關(guān)系曲線如圖［3］圖［4］所示。

圖［3］電沉積納米Ni-Fe與納米Ni[52]的抗拉強(qiáng)度(σUTS )

和屈服強(qiáng)度(σ0.2 )隨應(yīng)變速率(ε )的變化

由圖 ［3］可以看出納米鎳鐵合金的極限抗拉強(qiáng)度(σUTS )和 0.2%屈服強(qiáng)度(σ0.2 )表現(xiàn)出與應(yīng)變速率(ε)的依賴關(guān)系并沒有納米 Ni 晶那么明顯。在試驗(yàn)的應(yīng)變速率范圍內(nèi)(1×10-5s-1~1s-1)，納米鎳鐵合金的 0.2%屈服強(qiáng)度從1097MPa 增加到 1368MPa，極限抗拉強(qiáng)度從 1732MPa 增加到 1793MPa；而納米 Ni 晶在不同應(yīng)變速率下(1.35E-5 到 1.35s-1)的 0.2%屈服強(qiáng)度從 876MPa增加到1307MPa，極限抗拉強(qiáng)度從 1605MPa 增加到 1912MPa。

圖［4］電沉積納米 Ni-Fe 與納米 Ni 的斷裂應(yīng)變(εf )和均勻應(yīng)變(εUTS )

隨應(yīng)變速率(ε)的變化

圖［4］為兩種材料的斷裂應(yīng)變(εf )以及均勻應(yīng)變(εUTS )與應(yīng)變速率(ε)的關(guān)系曲線。從圖可以看出，納米鎳鐵合金的斷裂應(yīng)變(εf )以及均勻應(yīng)變(εUTS )隨應(yīng)變速率(ε)的變化規(guī)律不同于納米 Ni 晶。當(dāng)應(yīng)變速率逐漸增大時(shí)，納米 Ni 晶的斷裂應(yīng)變以及均勻應(yīng)變隨之降低，在試驗(yàn)的應(yīng)變速率范圍內(nèi)(1.35E-5 到 1.35s-1)，斷裂應(yīng)變從 10.7%下降到 5.8%，均勻應(yīng)變從 6.9%下降到 4.6%，這與傳統(tǒng)納米材料的拉伸塑性隨應(yīng)變速率的變化趨勢基本一致。而本實(shí)驗(yàn)制備的納米鎳鐵合金則發(fā)現(xiàn)與之相異的拉伸塑性，在應(yīng)變速率增大時(shí)，其斷裂應(yīng)變以及均勻應(yīng)變基本保持不變，當(dāng)應(yīng)變速率在試驗(yàn)范圍內(nèi)(1×10-5s-1~1s-1)增大時(shí)，斷裂應(yīng)變的變化范圍為 8.5%~9.3%，均勻應(yīng)變的變化范圍為 6.3%~7%。

通過試驗(yàn)得出納米Ni-Fe合金與納米Ni拉伸性能對比兩點(diǎn)結(jié)論：

第9篇：納米材料研究分析范文

關(guān)鍵詞：金屬納米材料；激光燒蝕法；銀等離子體

1 激光燒蝕法制備銀納米粒

常規(guī)制備納米粒子的方法主要包括：化學(xué)還原方法、電化學(xué)還原法、光還原法、金屬蒸汽沉積法、磁控濺射法、微波還原法和激光燒蝕法等等。下面針對激光燒蝕法制備銀納米粒子進(jìn)行簡單介紹：這種方法是通過具有高功率密度的激光器對固體靶材表面進(jìn)行照射，產(chǎn)生高溫高壓等離子體，根據(jù)等離子體的特性可知，其內(nèi)部具有大量的電子、原子、離子、團(tuán)簇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

通過改變溫度，壓強(qiáng)和其他制備環(huán)境，可以控制等離子體形成的各種離子團(tuán)簇，形成具有納米尺寸的粒子。與傳統(tǒng)方法相比，該方法可以獲得更高純度的納米級別的溶膠，同時(shí)還能夠在表面形成具有納米級別的燒蝕坑的靶的形狀。該方法的優(yōu)勢在于其對制備環(huán)境要求較低，制備的銀納米粒子均勻性好，一般以球狀形式存在。

2 銀納米粒子的特性分析

對于制備后的銀納米顆粒的特性研究只要是通過光譜法進(jìn)行特性分析的，通常采用以下幾種光譜分析的方法：（1）紫外-可見吸收光譜法；（2）X射線衍射法；（3）電子顯微鏡。

由于金屬納米粒子對各個(gè)波段的光具有不同的吸收的特點(diǎn)，通常對其進(jìn)行特性的物理或者化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行定量分析，判斷物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成。不同的金屬納米粒子由于表面的形狀的不同，導(dǎo)致其表面等離子體共振吸收峰所對應(yīng)的形態(tài)不同，另外由于尺寸上的差異其吸收峰的半高寬也不同，這樣我們可以通過吸收峰的三大特性-位置、半高寬和峰值強(qiáng)度表征納米粒子的情況。若吸收峰當(dāng)前的位置發(fā)生紅移，證明納米粒子顆粒變大，若其半高寬變寬，證明粒子尺寸分布越來越廣泛，若峰值強(qiáng)度變大，表明粒子數(shù)濃度增大。對于金屬納米粒子Au和Ag納米顆粒及其外層納米可層的光學(xué)特性的研究，紫外可見光吸收光譜法成為了研究其最簡單、方便的方法之一。該方法充分利用了金屬納米粒子在紫外可見光波段具有吸收帶的特性，該特性是金屬顆粒表面等離子體共振激發(fā)導(dǎo)致的。

銀納米粒子的光學(xué)性質(zhì)，當(dāng)入射波長遠(yuǎn)大于金屬粒子的大小時(shí)候，在外部電場的作用下，其內(nèi)部的粒子內(nèi)的電子云產(chǎn)生振蕩，若電場頻率與內(nèi)部電子云頻率一致會發(fā)生共振現(xiàn)象，該現(xiàn)象統(tǒng)稱為表面等立體共振（SPR）。

銀納米粒子由于它的尺寸效應(yīng)，使得其表面積能夠盡可能的與微生物的表面進(jìn)行接觸的概率增加，相較于傳統(tǒng)銀系抗菌材料相比，其抗菌特性十分顯著。

銀納米粒子也具有催化性質(zhì)，主要是由于在半導(dǎo)體粒子表面沉積的過量貴金屬成為光生電子和空穴的復(fù)合中心，而不再是光生電子的捕獲陷阱。

3 金屬納米粒子催化，磁性，生物學(xué)等方面的應(yīng)用

由于納米金屬顆粒具有的表面面積大、小尺寸、量子尺寸和宏觀隧道效應(yīng)等特殊的性質(zhì)，使其在催化、磁、生物醫(yī)學(xué)等方面獲得了常規(guī)材料無法具備的特殊的優(yōu)異性質(zhì)。

催化應(yīng)用方面：由于納米粒子的尺寸小，表面接觸面積大，表面的鍵態(tài)和電子態(tài)與粒子內(nèi)部不同，表面原子配位不足等導(dǎo)致表面的活性位置增多，吸附能力強(qiáng)，這樣的特性使得他具備了催化劑的最基本的條件。

磁性應(yīng)用方面：實(shí)驗(yàn)研究表明，納米磁性顆粒具有無毒無害、容易奮力的特性，同時(shí)由于尺寸和形狀的差異，金屬納米粒子具有著不同的磁學(xué)特性，納米級別的磁性材料相較于常規(guī)材料磁性會高出很多倍，在磁性材料方面應(yīng)用前景廣闊。

生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用：在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的治療方面，由于納米化的藥物的特殊形態(tài)，使得他把病變組織與藥物的接觸面積大大增加，這樣可以大大增加藥效。同時(shí)納米化的藥物可以通過人體中的最小的末梢毛細(xì)血管，血腦屏障，使得藥物具有很強(qiáng)的靶向性，能夠最大限度的對疾病進(jìn)行定點(diǎn)治療。

4 結(jié)束語

文章通過探討激光燒蝕銀等離子體特性分析，介紹了激光法制備銀等離子體納米粒子的方法，通過對生成的銀鈉納米粒子進(jìn)行分析，進(jìn)一步深化了銀納米粒子的應(yīng)用前景。通過對金屬納米粒子催化，磁性，生物學(xué)等方面的應(yīng)用的介紹，使人們對于激光燒蝕銀等離子技術(shù)的應(yīng)用有了基本的宏觀認(rèn)識。

參考文獻(xiàn)

[1]張志餛，崔作林.納米技術(shù)與納米材料[M].北京：國防工業(yè)出版社，2000，10-30.

[2]張立德，牟季美. 納米材料和納米結(jié)構(gòu)[M].北京：科學(xué)出版社，2001：2-5，51-88.