辽宁龙清llq-h2型硅藻纳米复合光触媒产品技术文档

辽宁龙清llq-h2型硅藻纳米复合光触媒产品技术文档内容摘要：

沸水 中 就可 以 溶 化， 纳 米 铁和 空 气中的氧就能激烈的反应燃烧起来。 纳米 固 体中 的 原子 排 列既 不 同于 长 程有 序 的晶 体 ，也不 同 于 长程 无 序 、短 程有序 的“ 气 体状” ( gas lik e )固 体结 构，是一 种 介于 固 体和 分 子间 的 亚 稳中 间 态物质。 因此 ，一 些 研究 人 员把 纳 米材 料 称之 为 晶态 、非 晶 态之 外 的“ 第 三态 晶 体材料”。 正 是 由 于 纳 米材 料 这 种特 殊 的 结构 ， 使 之产 生 四 大效 应 ， 从而 具 有 传 统材料所不具备的物理、化学性能，表现出独特的光、电、磁和化学特性。 小尺寸效应 庄子 曾 经说 过：“ 一尺 之 棰， 日 取其 半 ，万 世 不 竭”。 用 现 代科 学 语言 来 说，或许 可 以理 解 为物 质 的无 限 可分 性。 即 是 说局 部 具 有和 整 体相 同 的性 质。 然 而，实际 上，当 对这 个“ 棰”不 断分 割 到达 一 定程 度 时，其性 质 将会 发 生 根本 性 的变化。 例 如， 假 如这 个 “棰 ” 是由 铜 制成 的 ，当 把 它 截成 10 n m 以 下 时 ，就 会 失去金属 光 泽 ，变 成 黑糊 糊 的东 西。 如果 对 它进 行 加热 ，可以 发 现它 在 远 低于 铜 的熔点时 就 会熔 化。 测量 一 下硬 度 、导电 性 等诸 多 理化 性 质，就 会发 现 它 已经 完 全不同于 原 来的“ 铜棰 ”了。 实 际上 ，这 是 纳米 尺 度 的物 质 所具 有 的共 同 性质。 当金属或 非 金属 被 制备 成 小于 一 定尺 度 的粉 末 时， 其 物 理性 质 就发 生 了根 本 的变 化，具有 高 强度 、高 韧 性、高比 热、高 导电 率、高 扩散 率 及对 电 磁波 具 有 强吸 收 性等性质。 第 8 章 现 代化 学 的研 究 进展 纳 米 铁材 料 的断 裂 应力 比 一般 铁 材料 高 12 倍，气体 在 纳米 材 料中 的 扩散 速 度比 在 普通 材 料中 快 几 千倍；纳 米磁 性 材 料的 磁 记录密度 可 比普 通 的磁 性 材料 提 高 10 倍 ，纳 米 颗粒 材 料与 生 物细 胞 结 合力 很 强等 等。 “量变引起质变”这个哲学原理，在纳 米 世界 里 得 到了 充 分的 体 现。 环保新疆界 —— 硅藻纳米复合光触媒 【 page 9 of 52】 LIAONING LONGQING ENVIROMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Add：辽宁省沈阳市皇姑区 ,崇山中路 66 号 ,辽宁大学（主楼）蕙星楼 ,分析测试中心 103 室 (110036) Tel： 024– 62202003 Fax： 02462203023 《 辽宁龙清 LLQH2 型硅藻纳米复合光触媒 技术文档 》 Solution for indoor environmental protection 纳米 粒 子的 这 些小 尺 寸效 应 为实 用 技术 开 拓了 新 领 域。 例 如 ，纳 米 尺 度的 强磁性颗粒（ FeCo 合金 、 氧化 铁 等），当 颗 粒尺 寸 为单 磁 畴 ma g ne tic do main）临 界 尺寸 时 ，即把 它 做成 大 约 20— 30 n m 大小 ，它 的磁 性 要 比原 来高 10 0 0 倍。 可 制成 磁 性信 用 卡、磁性 钥 匙、磁性 车 票等 ，还 可 以 制成 磁 性液 体，广泛 地 用于 电 声器 件 、阻 尼 器件 、旋转 密 封、润 滑、选 矿等 领 域。 纳 米微 粒 的熔点可 远 低于 块 状金 属。 例 如 2 n m 的 金颗 粒 熔点 为 6 0 0 K， 随 粒径 增 加 ，熔 点 迅速上升 ， 块状 金 为 1 3 37K ， 此特 性 为粉 末 冶金 工 业提 供 了新 工 艺。 利 用 等离 子 共振频率 随 颗粒 尺 寸变 化 的性 质 ，可以 通 过改 变 尺寸 ，控 制吸 收 峰的 位 移 ，制 造 具有一定频宽的微波吸收纳米材料，可用于电磁波屏蔽、隐形飞机等。 表面效应 （ sk in e ffe ct） 球型 颗 粒的 表 面积 与 直径 的 平方 成 正比 ，其 体积 与 直径 的 立 方成 正 比 ，故 其比 表面 积 （ 表 面积 / 体 积 ） 与直 径 成 反 比。 随 着 颗 粒直 径 的 变 小 ，比 表 面 积 将会显著 地 增加 ，颗 粒表 面 原子 数 相对 增 多 ，从 而 使这 些 表面 原 子具 有 很 高的 活 性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应。 对直 径 大于 0 . 1 微 米 的颗 粒 表面 效 应可 忽 略不 计 ，当 尺 寸小 于 0 . 1 微 米时 ，其表 面 原子 百 分数 激 剧增 长 ，甚 至 1 克 超 微颗 粒 表面 积 的总 和 可高 达 10 0 米 2，这 时 的 表 面 效 应 将 不 容 忽 略。 若 用 高 倍 率 电 子 显 微 镜 对 金 超 微 颗 粒 （ 直 径 为 2*10 3 微 米 ）进 行 电视 摄 像，实 时观 察 发现 这 些颗 粒 没有 固 定的 形 态 ，随 着 时间的 变化 会 自 动形 成 各 种形 状 （ 如立 方 八 面体 ， 十 面 体， 二 十 面体 多 李 晶等 ），它既不 同 于一 般 固体 ，又 不同 于 液体 ，是 一种 准 固体。 在电 子 显微 镜 的 电子 束 照射下， 表 面原 子 仿佛 进 入了 “ 沸腾 ” 状态 ， 尺寸 大 于 10 纳 米 后才 看 不 到这 种 颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。 纳米 微 粒尺 寸 越 小 ，表 面能 越 高，位 于表 面 的原 子 或分 子 所占 的 比 例非 常 大。 并随 纳 米粒 子 尺寸 的 减小 而 急剧 增 大。 【 表 1】 给出 了 纳米 粒 子的 尺 寸 与表 面 原子数的关系。 【 表 1】 表面原 子数 与 粒子 大 小的 关 系 环保新疆界 —— 硅藻纳米复合光触媒 【 page 10 of 52】 LIAONING LONGQING ENVIROMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Add：辽宁省沈阳市皇姑区 ,崇山中路 66 号 ,辽宁大学（主楼）蕙星楼 ,分析测试中心 103 室 (110036) Tel： 024– 62202003 Fax： 02462203023 《 辽宁龙清 LLQH2 型硅藻纳米复合光触媒 技术文档 》 Solution for indoor environmental protection 纳米 粒 子尺 寸 d（ nm） 包 含 总 原 子 数（个） 表 面 原 子 所 占比例（％） 10 30 0 0 0 20 4 40 0 0 40 2 25 0 80 1 30 99 表面 原 子数 的 增加 导 致了 性 质的 急 剧变 化。 这 种表 面 原子 数 随纳 米 粒 子尺 寸减小而急剧增大后引起的性质上的显著变化称为表面效应。 纳米级结构尺寸减小，表面 原 子数 迅 速增 加，比 表面 积、表 面积 及 表面 结 合能 迅 速 增大。 由 于 表面原子 数 的增 加 、原子 配 位的 不 足必 然 导致 纳 米结 构 表面 存 在 许多 缺 陷。 从 化 学角度来 看 ，表面 原 子所 处 的键 合 状态 或 键合 环 境与 内 部原 子 有 很大 的 差异 ，常 常处于不 饱 和状 态 ，导致 纳 米材 料 具有 极 高的 表 面活 性 ，很容 易 与其 它 原子 结 合。 纳米颗粒表现出来的高催化活性和高反应性，纳米粒子易于团聚等均与此有关。 量子尺寸效应 理解 量 子尺 寸 效应 需 要量 子 力学 和 固体 能 带理 论 知 识。 原 子 是由 原 子 核和 核外电 子 构成 的 ，电 子 在一 定 的轨 道 (或能级 )上 绕 核高 速 运动。 单 个 原 子的 电 子能级是 离 散的 ，这是 微 观粒 子（电 子 、质 子 等）普 遍具 有 的 量 子 化的 特 点。 而 当众多原 子 聚集 到 一起 形 成固 体 时 ，原 子 之间 的 相互 作 用导 致 能 级发 生 分裂 ，最 后形成能 带。 大块 物 质由 于 含有 几 乎无 限 多的 原 子 ，其 能 带基 本 上是 连 续的 ，这 就好象一 个 圆锥 体 的麦 堆 ，当你 从 远处 观 察时 ，其 边缘 线 是一 条 圆滑 的 连续 曲 线 ，而当你 走 近时 却 发现 并 不是 连 续的 ，而 是一 个 个的 麦 粒。 对 于 只有 有 限 个原 子 的纳米颗 粒 来说 ，当 粒径 小 到 一定 程 度时 ，能 带变 得 不再 连 续。 当 能 级 间距 大 于热 能、磁能 、 静电 能 、光 子 能量 或 超导 态 的凝 聚 能时 ， 就 会出 现 所谓 的 量子 尺 寸效 应，导致 纳 米颗 粒 的光 、 电、 磁 、声 、 热等 性 质与 宏 观 特性 有 着显 著 的差 异。 例 如，温度为 1Ｋ时， 直径 小 于 1 4 nm 的银纳米颗 粒会 变 成绝 缘 体。 环保新疆界 —— 硅藻纳米复合光触媒 【 page 11 of 52】 LIAONING LONGQING ENVIROMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Add：辽宁省沈阳市皇姑区 ,崇山中路 66 号 ,辽宁大学（主楼）蕙星楼 ,分析测试中心 103 室 (110036) Tel： 024– 62202003 Fax： 02462203023 《 辽宁龙清 LLQH2 型硅藻纳米复合光触媒 技术文档 》 Solution for indoor environmental protection 宏观量子隧道效应 电子 既 具有 粒 子性 又 具有 波 动性 ，因 此存 在 穿透 势 垒的 隧 道 效应。 近 年来 人们发 现 一些 宏 观物 理 量 ，如 微 粒的 磁 化强 度 、量子 相 干器 件 中的 磁 通 量等 也 具有隧道 效 应 ，称 为 宏观 量 子隧 道 效应。 宏 观量 子 隧道 效 应对 基 础研 究 及 实用 都 有重要意 义。 它 限定 了 磁带 、磁 盘 进行 信 息贮 存 的时 间 极限。 量 子 尺 寸效 应、隧 道效应将 会 是未 来 微电 子 器件 的 基础 ，或 者 说它 确 定了 现 存微 电 子器 件 进 一步 微 型化的极 限。 第 8 章 现代 化 学的 研 究进 展 需要 指 出的 是 ，只 有 当纳 米 粒 子的 尺 寸小到一 定 程度 时 ，物质 的 性质 才 会发 生 突变 ，出 现特 殊 性能。 这种 既 具 有不 同 于原来组 成 的原 子 、分子 ，也不 同 于 宏观 的 物质 的 特殊 性 能构 成 的材 料 ，即为 纳 米材料。 如果 仅 仅是 尺 度达 到 纳米 ，而 没 有特 殊 性能 的 材料 ，也 不 能 叫纳 米 材料。 过去，人们 只 注意 原 子、分子 或 者宇 宙 空间 ，常 常 忽略 这 个中 间 领 域，而这 个 领域实际 上 大量 存 在于 自 然界 ，只 是以 前 没有 认 识到 这 个尺 度 范围 的 性能。 其 次 ，不同类 型 的纳 米 粒子 发 生这 种 突变 的 临界 尺 寸是 不 同 的，并 且 即使 是 同 一种 纳 米粒子，呈现纳米材料的某些不同的特异性能所需要的临界尺寸也可能是不同的。 【 3】 .纳米材料的基本物理和化学性 质 电学性能 金属 为 导体 ，但 纳米 金 属微 粒 在低 温 由于 量 子尺 寸 效应 会 呈 现电 绝 缘性 ；纳米半 导 体材 料 的介 电 常数 随 测量 频 率的 减 小呈 明 显 上升 趋 势，而 相 应 的常 规 半导体材 料 的介 电 常数 较 低，在低 频 范围 内 介电 常 数的 上 升趋 势 远远 低 于 纳米 半 导体材料 ；并 且在 低 频范 围 ，纳 米 半 导体 材 料的 介 电常 数 呈现 尺 寸效 应 ，即粒 径 很小时，其介 电 常数 较 低，随粒 径 增大 ，介 电 常数 先 增加 然 后下 降，在 某 一临 界 尺寸呈极大值。 熔点与烧结性能 纳米 微 粒的 熔 点 、开 始 烧结 温 度和 晶 化温 度 均比 常 规粉 体 低 得多。 由 于颗 粒 环保新疆界 —— 硅藻纳米复合光触媒 【 page 12 of 52】 LIAONING LONGQING ENVIROMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Add：辽宁省沈阳市皇姑区 ,崇山中路 66 号 ,辽宁大学（主楼）蕙星楼 ,分析测试中心 103 室 (110036) Tel： 024– 62202003 Fax： 02462203023。