(1)表面效应
表面效应是指随着纳米晶粒的粒径变小,表面原子数与总原子数之比急剧增大后所引起的性质上的变化。纳米晶粒粒径的减小会导致比表面积急剧增大,表面原子百分数也会迅速增加。由于表面原子与内部原子所处的环境不同,它们周围缺少相邻的原子,因此存在许多悬空键,具有不饱和性,易与其它原子相结合而稳定下来[4]。因此,随着粒径的减小,纳米材料的表面积、表面能及表面结合能都迅速增大。源:自*751`%论,文'网·www.751com.cn/
(2)小尺寸效应
小尺寸效应是指颗粒尺寸变小而引起的性质变化[3-5]。例如纳米陶瓷表面原子排列混乱,容易发生迁移,因而比普通陶瓷强度更大。
(3)量子尺寸效应
量子尺寸效应是指当粒子尺寸下降到某一数值时,费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象[3-5]。
(4)宏观量子隧道效应
在量子物理中,当微观粒子的总能量小于势垒高度时,该粒子仍能穿越这一势垒,这一物理现象称为隧道效应。近年来,人们发现了一些宏观物理量,如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等也能显示出隧道效应,这称之为宏观的量子隧道效应[3-5]。
1.2 纳米合成方法简介
纳米材料独特的效应体现出了优异的特性,这使得纳米材料在众多科学领域里有着广阔的应用前景。因此,纳米材料的制备也成为了纳米科技领域的一个很重要的研究课题。纳米材料常见的制备方法有:物理粉碎法、气体蒸发法、化学气相沉积法、前驱体法、电解法、沉淀法、水热/溶剂热法。
(1) 物理粉碎法
物理粉碎法就是在粉碎力的作用下固体物料或粒子发生形变进而破裂的过程。主要的粉碎技术有球磨、振动磨、搅拌磨、胶体磨、纳米气流粉碎气流磨等[6]。
(2) 气体蒸发法
气体蒸发法是在惰性气体或活泼性气体(O2,CH4,NH3)中加热反应物,使其蒸发后形成纳米微粒。目前采用热蒸发法不仅可以合成金属氧化物,还可以合成硫化物等纳米材料[7]。
(3) 化学气相沉积法
化学气相沉积法是利用气态的先驱反应物,通过原子、分子间化学反应,使得气态前驱体中的某些成分分解,从而在基体上形成薄膜的一种传统的纳米材料的制备技术[8-11]。
(4) 前驱体法
前驱体法是制备氧化物以及复合氧化物纳米粉体的一种非常重要的方法。 前驱体法原料来源广,价格便宜,一些不能水解聚合的金属离子也可以通过该方法制得很细小的氧化物纳米粉体。前驱体法不仅可以制备氧化物材料,如果将得到的前驱体置于氮气或者一些还原性气氛中热处理,还可以制备金属、合金、金属/碳复合材料[12-14],甚至在合适条件下还可以得到碳纳米管[12-15]。
(5) 电解法
电解法包括两种水溶液电解法和熔盐电解法,通过改变电解过程中的一些参数,可以制备出不同形貌、不同粒度及分布以及不同成分的金属、合金和氧化物纳米材料,此法的最大优点是可以制备出许多用常规方法不能制得或难以制得的高纯的金属粒子,尤其是一些电负性比较大的金属粉末。
(6) 沉淀法
沉淀法,是指在金属盐水溶液中,通过控制适当的条件,使金属离子转化为水合氧化物或难溶化合物,即形成沉淀,得到纳米颗粒的方法。此种方法是化学合成高纯度纳米颗粒的广泛方法,包括共沉淀法、水解法、均匀沉淀法、氧化水解法、还原法等[16-18]。
(7) 水热/溶剂热法