磷酸钛空心球的制备与功能化文献综述

 2023-03-09 17:48:15

纳米材料的制备与功能化

1.纳米材料

人类文明已经经历了模糊时代、毫米时代、微米时代,如今,纳米时代已经进入了我们生活的方方面面,科技的创新带来了日新月异的变化。纳米材料自上世纪八十年代迅速崛起,现被誉为21世纪最有前途的材料[1],成为了科学领域的研究热点之一。

1.1纳米材料的定义与特点

纳米是长度单位,相对于宏观物质,纳米是一个很小的单位。纳米材料的广义定义是指三维空间结构中至少有一维在纳米尺度范围(1-100nm)内或由它们作为基本单元构成的材料。通俗的说,就是用尺寸只有几个纳米的极微小的颗粒组成的材料。材料的结构决定材料的性质,纳米材料的特殊结构决定了纳米材料具有常规材料所没有的特异效应,具体表现为量子尺寸效应、体积效应、表面与界面效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应[2]。纳米材料由于粒子尺寸小,比表面积大以及微观形态的引入,表现出一些特殊的物理、化学和力学性能[3]

1.2历史背景

早在公元前12世纪,就出现了最原始的纳米材料,就是文房四宝之一的墨,墨中的重要成分是烟,烟是由众多超微粒炭黑形成的,因而烟和墨的制备过程中就包含所谓的纳米技术。50年代末,美国物理学家Feyneman曾预言[4]:如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话,我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性,就会看到材料的性能产生丰富的变化。到1984年,德国科学家格莱特(Gleiter)首次制成了金属纳米材料[5],他将极其细微的用肉眼看不见的一些金属粉末用特殊的方法制成了一个小金属块,发现这种金属存在很多特异的内部结构和不可思议的性能。继而开始了对纳米材料的深入研究。

1.3研究现状及应用前景

随着科学技术的迅速发展以及人们对特殊性能材料的需求日趋加大,纳米材料吸引了越来越多研究者的关注。按化学组成,纳米材料可分为纳米金属、纳米陶瓷、纳米复合材料和纳米高分子材料。按应用,可分为纳米生物医用材料、纳米光敏材料、纳米电子材料、纳米光电子材料和纳米储能材料等。在众多的种类中,纳米空心球材料作为一种新型结构的材料成为当前研究的热点之一。空心球纳米结构材料,它是由核/壳复合材料演化而来,是一种内部为空腔结构的材料。纳米空心球材料的特殊结构,使这种材料与其他实心材料相比具有密度低、比表面积大的优点[6],同时综合了纳米材料的特异效应。根据报道,己经制备出来的空心球包括碳空心球[7]、高分子空心球[8]、陶瓷空心球[9]、金属空心球[10]、金属氧化物空心球[11]、半导体空心球[12]等。

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