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第一章　纳米材料的特性1

1.1 纳米材料简介1

1.1.1　纳米材料定义1

1.1.2　纳米材料的分类2

1.1.3 纳米技术3

1.1.4 发展简史3

1.1.5　我国纳米技术发展状况7

1.2　纳米材料的特异性能8

1.2.1 表面效应14

1.2.2　小尺寸效应16

1.2.3 量子尺寸效应17

1.2.4　宏观量子隧道效应18

1.3　纳米材料的物理和化学性质19

1.3.1 热学性能19

1.3.2　磁学性能20

1.3.3 电学性能21

1.3.4　光学性能21

1.3.5 力学性能23

1.3.6　化学特性23

1.4　纳米材料的应用27

1.4.1 化工领域的应用27

1.4.2　微电子学上的应用29

1.4.3 新材料领域的应用30

1.4.4　光电领域的应用31

1.4.5　医学上的应用31

1.4.6 自组装体系的应用32

参考文献33

第二章　气相法制备纳米材料34

2.1 气相法原理和影响因素35

2.1.1　气相法原理35

2.1.2　气相法制备纳米材料的生成条件35

2.1.3　气相法的粒子成核36

2.1.4　粒子生长及粒径控制37

2.1.5　气相法中的粒子凝聚38

2.2　气相法的设备及加热方式39

2.2.1　常用的加热方法39

2.2.3　气体控制系统42

2.2.4　排气处理系统42

2.3　物理气相沉积法制备纳米材料42

2.3.1　蒸发凝聚法42

2.3.2　溅射法46

2.4　化学气相沉积法47

2.4.1 电阻加热化学气相沉积法51

2.4.2　激光诱导化学气相沉积法54

2.4.3　等离子体化学气相沉积57

2.5　气相法制备一维纳米材料60

2.5.1　一维单质纳米材料61

2.5.2　一维化合物纳米材料62

2.5.3　气相生长一维纳米材料合成机理65

2.5.4　气相法合成一维纳米材料研究进展72

参考文献76

第三章　液相法制备纳米材料78

3.1 沉淀法78

3.1.1 共沉淀法78

3.1.2　均匀沉淀法81

3.1.3　水解法84

3.1.4　沉淀转化法84

3.2　化学氧化还原法84

3.2.1　水溶液氧化还原法84

3.2.2　多元醇还原法87

3.3　喷雾法87

3.3.1　喷雾干燥法88

3.3.2　喷雾水解法88

3.3.3　喷雾焙烧法89

3.3.4　喷雾热解法89

3.3.5　冷冻干燥法90

3.4　溶剂热合成法92

3.4.1 水热法92

3.4.2　溶剂热法95

3.5　溶胶—凝胶法96

3.5.1　溶胶-凝胶的发展历程96

3.5.2　溶胶-凝胶的基本原理96

3.5.3　溶胶-凝胶法的制备过程98

3.6　辐射化学合成法100

3.6.1 γ射线辐照法100

3.6.2　电子辐照法102

3.6.3　紫外红外光辐照分解法102

3.6.4　微波辐射法102

3.7　微乳液法103

3.7.1 胶束理论103

3.7.2　胶束的结构105

3.7.3　微乳液的形成及结构106

3.7.4　微乳液的形成机理108

3.7.5　纳米材料的制备109

3.7.6　纳米壳核结构空心球的制备113

3.8　溶液法合成一维纳米材料机理117

3.8.1 高度各向异性的晶体结构117

3.8.2　模板合成118

3.8.3　溶液-液-固过程121

3.8.4　溶剂热合成122

参考文献122

第四章　固相法制备纳米材料123

4.1 热分解法123

4.2　固相反应法124

4.3　机械粉碎法125

4.3.1 球磨法125

4.3.2　反应性球磨法130

参考文献131

第五章　纳米材料的改性132

5.1　纳米材料需要改性的原因132

5.1.1　纳米材料团聚及原因133

5.2　纳米材料改性的原理137

5.2.1　表面物理改性138

5.2.2　表面化学改性140

5.3　改性方法147

5.3.1　溶胶-凝胶法147

5.3.2　沉淀法153

5.3.3　异质絮凝法156

5.3.4　非均相成核法158

5.3.5　微乳液法159

5.3.6　化学镀162

5.3.7　气相沉积法167

5.3.8　聚合物表面包覆改性168

5.3.9　纳米材料表面包碳173

5.3.10　等离子体处理法177

参考文献179

第六章　介孔材料的制备184

6.1 多孔材料184

6.1.1　多孔材料的分类184

6.1.2　介孔材料的发展历程187

6.2　介孔材料分类、结构特点及表征技术188

6.2.1　分类189

6.2.2　介孔材料的特点189

6.2.3　介孔材料的表征190

6.3　介孔材料的合成193

6.3.1　表面活性剂和无机物种间的作用方式197

6.3.2　溶胶-凝胶法199

6.3.3　溶剂热法200

6.3.4　不同体系介孔材料的制备202

6.4　介孔材料合成机理210

6.4.1 表面活性剂和胶束结构210

6.4.2　液晶模板机理218

6.4.3　协同作用机理219

6.4.4　真液晶模板机理220

6.4.5　广义液晶模板机理220

6.4.6　棒状自组配机理221

6.4.7　电荷密度匹配机理222

6.4.8　层状折皱机理223

6.5　影响介孔材料结构的因素223

6.5.1　孔径调节223

6.5.2　产物形貌控制226

6.6　介孔材料的改性226

6.6.1 杂原子取代227

6.6.2　负载金属催化剂228

6.6.3　有机-无机嫁接230

6.7　介孔材料的应用232

6.7.1　催化领域的应用232

6.7.2　吸附和分离领域的应用232

6.7.3　纳米反应器233

参考文献233

第七章　纳米碳材料的制备240

7.1 碳材料的基本结构240

7.2　富勒烯242

7.2.1 C60的发现242

7.2.2　富勒烯的结构、性质和应用243

7.2.3　富勒烯的制备245

7.3　纳米碳管的制备247

7.3.1 电弧法249

7.3.2　激光蒸发法252

7.3.3　催化热解法253

7.3.4　纳米碳管阵列257

7.4　纳米碳管的生长机理258

7.4.1　催化热解法259

7.4.2　电弧法和激光蒸发法259

7.4.3　单壁纳米碳管260

7.5　纳米碳管的提纯262

7.6　纳米炭纤维的制备265

7.6.1　制备方法265

7.6.2　影响纳米炭纤维生长的主要因素267

7.6.3　纳米炭纤维的生长机理268

7.7　螺旋炭纤维272

7.7.1　螺旋炭纤维的制备272

7.7.2　螺旋炭纤维生长机理273

参考文献276

第八章　纳米二氧化钛和氧化锌的制备279

8.1　二氧化钛的制备和性能279

8.1.1　二氧化钛的物理性能279

8.1.2　纳米TiO2制备281

8.1.3　纳米TiO2的光催化原理288

8.1.4　纳米光催化TiO2的应用领域及现状304

8.2　一维纳米氧化锌的性质及制备308

8.2.1 ZnO的晶体结构308

8.2.2 ZnO一维纳米材料的形貌与结构309

8.2.3 ZnO一维纳米结构的制备方法312

8.2.4　氧化锌的应用320

参考文献322