纳米材料进展

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1、纳米技术与纳米材料研究应用进展纳米技术与纳米材料研究应用进展纳米技术与纳米材料研究应用进展纳米技术与纳米材料研究应用进展 姓名：李扬生 学号：2 0 1 0 6 5 7 8 学院：化 学 化 工 学 院 专业：应 用 化 学 班级：2 0 1 0 级 0 3 班 指导老师：刘 成 伦 教 授 中国重庆 重庆大学化学化工学院 - 1 - 一、纳米材料应用技术研究进展一、纳米材料应用技术研究进展一、纳米材料应用技术研究进展一、纳米材料应用技术研究进展 在最近的几年里“纳米材料”这几个字时常浮现我们的眼前。 无 论在制备和应用上都得到了很大的提高， 纳米技术在国民经济新型支 柱产业和高技术领域已经得

2、到了广泛应用。在充满生机的21 世纪， 信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然 对材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储 和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备 及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在 此基础上诱发的新技术。新产品的创新是未来 10 年对社会发展、经 济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域，纳米材料将是起重要 作用的关键材料之一。 纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中 最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象， 也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。近年来，

3、 纳 米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。 纳米材料具有独特的物理和化学特性，它的小尺寸效应、表面效 应、 量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等使得它们呈现出常规材料不 具备的特性，因此纳米材料在环境保护、检测、医学、航天、涂料、 化工、陶瓷等领域有广阔的应用前景。 （1 1 1 1） 、医学应用、医学应用、医学应用、医学应用 生物纳米材料具有稳定的物理化学性质，较高的物理强度，较好 的生物相容性、生物降解性，表现出特有的小尺寸效应、表面效应以 及量子效应，在医学上具有微量、高效、稳定的特性 1。Li2等利用 - 2 - PEG 修饰包有抗癌药物多柔比星(doxorubicin)的脂质体后再连接

4、转 铁蛋白，对接种人肝癌细胞(HepG2)的小鼠进行治疗，研究发现荷瘤 鼠肿瘤部位药物聚集量明显增加， 并且显著降低了药物在心脏和肾脏 的聚集，降低了抗癌药物的副作用。 纳米生物技术的发展将对传统医学产生很大影响， 纳米技术应用 到生物医学领域， 为生物医学技术研究提供了重大创新机遇和市场前 景。纳米生物医学研究为合理设计功能纳米器件提供了机会，进一步 促进了临床纳米药物的发展 3。 （2 2 2 2） 、环保应用、环保应用、环保应用、环保应用 随着人们生活水平的提高交通工具越来越发达，越来越普遍， 汽 车拥有量也越来越多， 汽车所排放的尾气已成为污染大气环境的主要 来源之一。纳米颗粒具有辐射

5、、吸收、吸附等许多新性能，可有效提 高过滤作用的效率 4。目前最有发展前景的纳米微粒空气过滤材料是 纳米 TiO光催化材料，它能将有害气体（如 NH、NO、SO、VOC 等）降解为 CO、HO 及相应的无机离子，具有在常温下就能反应、 无二次污染的优点，能够有效的消除有害气 5。 （3 3 3 3） 、航空航天的应用、航空航天的应用、航空航天的应用、航空航天的应用 由于纳米材料可满足传统材料所达不到的要求， 因此可满足航天 航空领域中对材料性能的特殊要求。 纳米材料是制作航天器结构材料 的理想材料，比如将纳米碳化硅、纳米氮化硅、纳米氮化钛、纳米硅 粉添加到金属基体（铝、铜、银、钢、铁等合金）中

6、，可制造出质量 轻、 强度高、 耐热性好的新型合金材料， 广泛应用于军事、 航空航天、 - 3 - 电子通讯等高技术领域。宋文国 6等人将纳米金属粉添加到固体火箭 推进剂中可显著改善推进剂的燃烧性能。 （4 4 4 4） 、在催化方面的应用、在催化方面的应用、在催化方面的应用、在催化方面的应用 纳米材料具有粒径小，比表面积大的特点，与反应物的接触面积 远远大于一般的催化剂。而且纳米粒子表面活性中心多，能够大大提 高反应速率，甚至使原来不能进行的反应也能进行。例如纳米TiO2 既有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定无毒，是制备负载型 光催化剂的最佳选择,纳米 TiO2是目前唯一进入实用化的光

7、催化 7。 （5 5 5 5） 、在涂料方面的应用、在涂料方面的应用、在涂料方面的应用、在涂料方面的应用 2005 年欧盟在第六框架计划中设立了一个为期 5 年的科研项 8， 通过控制纳米量级结构表面涂层的表面能、电荷、传导率、孔隙率、 粗糙度、润湿性、摩擦性能、物理和化学反应特性以及微生物附着行 为，开发出纳米量级结构表面的海洋无毒防污涂料 9。 近年来国内外不断有研究者将纳米二氧化钛应用于防污涂料的 研究中。纳米 TiO2不仅可以改善涂料的成膜性能 10，而且纳米 TiO 2 在光照射下产生强烈的氧化能力， 可以把许多难分解的有机污染物氧 化分解为二氧化碳、水等无机物。 二、二、二、二、纳

8、米材料制备技术研究进展纳米材料制备技术研究进展纳米材料制备技术研究进展纳米材料制备技术研究进展 纳米材料拥具有一般材料没有的特性， 那么它的制备方法有哪些 呢？纳米材料的制备，目前已采用了多种物理、化学方法制备金属与 合金（晶态、非晶态及纳米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物 纳米粉体，建立了相应的设备，做到纳米微粒的尺寸可控，并制成了 - 4 - 纳米薄膜和块材。在纳米材料的表征、团聚体的起因和消除、表面吸 附和脱附、纳米复合微粒和粉体的制取等各个方面都有所创新，取得 了重大的进展，成功地研制出致密度高、形状复杂、性能优越的纳米 陶瓷； 在世界上首次发现纳米氧化铝晶粒在拉伸疲劳中应力集中区

9、出 现超塑性形变；在颗粒膜的巨磁电阻效应、磁光效应和自旋波共振等 方面做出了创新性的成果； 在国际上首次发现纳米类钙钛矿化合物微 粒的磁嫡变超过金属 Gd。 、 制备方法主要有： 水热和溶剂热合成法、 均匀沉淀法、 超声波 11、 热分解法、反胶束或微乳液法、溶胶凝胶法、模板法等，以及近年 来的电化学合成法。其中 Yan 12等利用微乳法在室温下制备出了 CePO4。随着反应时间的延长，可以得到晶化的 CePO4纳米线。Gao 13 等采用溶胶一凝胶法合成出了 LaPO4:Eu 3+纳米棒。 在纳米这个微小的世界里，纳米技术，纳米材料正发挥着日益重 要的作用，包括信息技术， 生物技术， 医药化

10、工， 机械电子， 能 源环境等领域内的诸多难题的解决， 都在一定程度上有赖于纳米技术 的不断进步和成熟。相信在 21 世纪经济腾飞的基础下，整个社会将 因纳米技术，纳米材料的发展而更加美好。 1战天宇 生物纳米技术研究与应用进展J. 有色金属. 2011,63 （1）:72-74. 2 Li X，Ding L，Xu Y，et alTargeted delivery of doxorubicin using stealth liposomes modified with transferring J.International Journal of Pharmaceutics， 2009， 37

11、3(1/2)： - 5 - 116-123 3周国强,谷广其,王文颖,王书香,张金超 河北大学学报(自然科学 版) J.2012,32(2):218-224. 4铁生年，马丽莉 纳米粉体材料应用技术研究进展 青海师范大学 学报（自然科学版）J. 2011,4:10-20. 5贾哲昆,杨银英,王进美.纳米技术在空气过滤材料中的应用与研 究J.河北纺织,2010,140(1):28-31. 6宋文国.纳米材料在航空航天领域的应用J.军民两用技术与产 品,2010. 7 邢朋飞,王金淑,李辉,等.机械化学法制备掺杂纳米 TiO2 可见 光催化剂及其性能研究J.稀有金属，2006,30(5):649-

12、652. 8 沈丽霞,黄娇,严芬英,赵春英 纳米材料在海洋无毒防污涂料中 的应用J.电镀与精饰,2011,33(7):18-23. 9Rosenhahn A,Ederth T,Pettitt M.Advanced nanostruc-tures for the control of biofouling:The FP6 EU Integrated Project AMBIOJ.Biointerphases,2008,3(1):121-125 10Mirabedini S M,Mohseni M,PazokiFard Sh,et al.Effect of TiO2 on the mechanic

13、al and adhesion propertiesof RTV silicone elastomer coatingsJ.Colloids and Surfaces A:Physicochem. Eng.Aspects,2008,3(17):80-86 11Yu Wenyuan,Li Guanlai,Zhou Li.Sonochemieal synthesis and photoluminescence properties of rare-earth phosphate - 6 - core/shell nanorodsJ.Journal of Rare Earths,2010(28):

14、171-175. 12Yin Yibin,Shao Xin,Zhao Limin,et a1.Synthesis and characterization of CePO 4 nanowires via microemulsion method at loom temperatureJ.Chinese Chemical Letters, 2009(20):857-860. 13Gao Rui,Qian Dong,Li Wei.Solgel synthesis and photo. 1uminescence of LaPO4:Eu 3+nanorodsJ.Nonferrous Met Soc China,2010(20):432-436. 2012012012012 2 2 2年年年年1 1 1 11 1 1 1月月月月