納米材料化學及其應用

前言

　　在21世紀，材料、能源和信息是構成社會文明和國民經濟的三大支柱。材料的發(fā)展水平始終是時代進步和社會文明的標志，從某種意義上來講，人類文明的發(fā)展史就是一部創(chuàng)造材料和利用材料的歷史。而材料的所有性能都是其化學成分和組織結構在一定外界因素作用下的綜合反映。因此，材料化學是從化學的角度研究材料設計、制備、組成、結構、表征、性質和應用的一門科學。它既是材料科學的一個重要分支，又是化學學科的一個組成部分，具有明顯的交叉學科、邊緣學科的特點。隨著國民經濟的迅速發(fā)展以及材料科學和化學科學領域的不斷進步，作為新興學科的材料化學的發(fā)展日新月異?！　〖{米科學和技術是20世紀末發(fā)展起來的一門新興學科，是21世紀的j大高新技術領域之一。納米材料是在三維空間中至少有一個維度處在納米尺度（1～100nm）或ffl其作為基本單元構成的材料。這些尺度下的材料在聲、光、電、磁及熱力學等性能上會出現(xiàn)許多非常新奇的現(xiàn)象，很難用傳統(tǒng)物理、化學理論進行解釋。經過十幾年的發(fā)展，納米材料已經在信息、能源、環(huán)境、生命、軍事、建筑等行業(yè)得到廣泛應用。各國政府對納米科技也非常重視，相繼投入了大量的人力和物力進行研究和開發(fā)?！　　都{米材料化學及其應用》一書，是根據納米科技和材料化學相互交義、滲透的特點，把各自的優(yōu)點有機融合在一起，在充分借鑒國內外相關教材和資料文獻的基礎上編寫而成?！　”緯紫葟募{米材料化學的相關概念人手，介紹納米材料的制備化學和分析手段，及納米超分子化學，以及納米材料在石油化工、電子信息、軍事、航空航天、生物醫(yī)藥、紡織品、建筑、金屬表面改性以及環(huán)境治理上的應用。內容由淺入深，圖文并茂，適合于應用化學、化學工程、材料學、環(huán)保等專業(yè)的學生，目的是提供給他們作為專業(yè)課或選修課教材?！　∪珪卜譃?2章，第1、2章由朱紅編寫，第3章由趙煒編寫，第4、5章由王芳輝編寫，第6章由楊圣杰編寫，第7章由江紅編寫，第8、10章由張永明編寫，第9、12章由許韻華編寫，第11、13章由楊玉國編寫。北京交通大學理學院化學系的研究生們?yōu)楸緯木帉懼茍D等做了許多工作，北京化工大學的于書平副教授為本書的編寫提出了許多寶貴意見，在此一并致謝?！　∮捎诰幷邔W識有限，時間倉促，疏漏和錯誤在所難免，懇請廣大讀者諒解并給予批評指正?！　”緯鼙本┙煌ù髮W教材出版基金資助。

內容概要

　　所謂納米技術，是指在0.1~100納米的尺度里，研究電子、原子和分子內的運動規(guī)律和特性的一項嶄新技術?？茖W家們在研究物質構成的過程中，發(fā)現(xiàn)在納米尺度下隔離出來的幾個、幾十個可數原子或分子，顯著地表現(xiàn)出許多新的特性，而利用這些特性制造具有特定功能設備的技術，就稱為納米技術。

書籍目錄

第1章 基本概念1.1 納米材料導論1.1.1 納米材料的特性1.1.2 納米材料表現(xiàn)出的奇特性質1.2 材料化學的基本概念1.2.1 材料化學的內涵1.2.2 材料設計1.2.3 分子設計1.3 納米材料化學導論◇參考文獻第2章 納米材料的制備化學2.1 納米材料制備概述2.2 化學氣相法2.2.1 化學氣相反應法2.2.2 化學氣相凝聚法2.2.3 化學氣相沉積法2.2.4 惰性氣體蒸發(fā)法2.3 化學液相法2.3.1 沉淀法2.3.2 水解法2.3.3 噴霧法2.3.4 溶劑熱法2.3.5 氧化還原法2.3.6 微乳液法2.3.7 溶膠-凝膠法2.3.8 模板法2.4 化學固相法2.4.1 熱分解法2.4.2 固相反應法◇參考文獻第3章 納米材料的表征3.1 原子力顯微鏡3.1.1 原子力顯微鏡基礎知識3.1.2 原子力顯微鏡操作模式3.1.3 原子力顯微鏡在納米材料研究中的應用3.2 俄歇電子能譜3.2.1 俄歇電子能譜基礎知識3.2.2 俄歇電子能譜實驗技術3.2.3 俄歇電子能譜分析技術3.2.4 俄歇電子能譜在納米材料研究中的應用3.3 X射線結構分析技術3.3.1 X射線衍射基礎知識3.3.2 X射線衍射實驗技術3.3.3 x射線衍射在納米材料研究中的應用舉例3.4 振動光譜分析技術3.4.1 紅外光譜3.4.2 拉曼光譜3.5 粒度分析技術3.5.1 激光粒度分析法3.5.2 沉降法粒度分析3.5.3 電超聲粒度分析法3.6 近場光學顯微鏡3.6.1 基礎知識3.6.2 應用舉例◇參考文獻第4章 納米超分子化學4.1 基本概念4.2 分子自組裝及應用4.2.1 冠狀化合物的分子組裝4.2.2 環(huán)糊精的分子組裝4.2.3 杯芳烴的分子組裝4.2.4 其他合成受體的分子組裝4.2.5 環(huán)肽的分子組裝4.2.6 納米材料的應用實例4.3 分子機器4.3.1 分子機器的化學構件4.3.2 分子機器的一些類型4.3.3 展望◇參考文獻第5章 納米材料在石油與化工行業(yè)中的應用第6章 納米材料在電子信息領域中的應用第7章 納米材料在軍事及航空航天領域中的應用第8章 納米材料在生物醫(yī)藥領域的應用第9章 納米材料在紡織品行業(yè)中的應用第10章 納米材料在建筑行業(yè)中的應用第11章 納米材料在金屬表面改性中的應用第12章 納米材料在環(huán)境保護方面的應用

章節(jié)摘錄

　　第1章基本概念　　1.1納米材料導論　　1.1.1納米材料的特性　　納米微粒是由有限數量的原子或分子組成的、保持原來物質的化學性質并處于亞穩(wěn)狀態(tài)的原子團或分子團。當物質的線度減小時，其表面原子數的相對比例增大，使單原子的表面能迅速增大。到納米尺度時，此種形態(tài)的變化反饋到物質的結構和性能上，就會顯示出奇異的效應，主要可分為以下4種最基本的特性。　　1.小尺寸效應　　納米材料中的微粒尺寸小到與光波波長或德布羅意波波長、超導態(tài)的相干長度等物理特征相當或更小時，非晶態(tài)納米微粒的顆粒表面層附近原子密度減小，使得材料的聲、光、電、磁、熱、力學等性質出現(xiàn)改變而導致新的特性產生的現(xiàn)象，就叫作納米材料的小尺寸效應?！　±?，納米材料的光吸收明顯加大，并產生吸收峰的等離子共振頻移；非導電材料的導電性出現(xiàn)；磁有序態(tài)向磁無序態(tài)轉化，超導相向正常相轉變；金屬熔點明顯降低?！　∵@些特性的發(fā)現(xiàn)，使人們可利用它來改變以往的金屬冶煉工藝，通過改變顆粒大小控制材料吸收波長的位移，以制得具有一定吸收頻寬的納米吸收材料，用于電磁波屏蔽、防射線輻射、隱形飛機等領域；還可以根據這一效應設計許多特性優(yōu)越的器件。

編輯推薦

　　《納米材料化學及其應用》適合作為應用化學專業(yè)、材料化學專業(yè)以及化學相關學科本科生和研究生的教材或選修課程教材。

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