纳米材料

第一章 纳米材料的基本特征 1

1.1 纳米材料概述 1

1.2 纳米材料的分类 2

1.2.1 分类方法 2

1.2.2 纳米颗粒（纳米粉末） 2

1.2.3 纳米纤维 3

1.2.4 纳米膜 3

1.2.5 纳米固体 3

1.2.6 纳米液体材料 4

1.3.1 表面效应（界面效应） 5

1.3 纳米材料的基本效应 5

1.2.8 纳米结构 5

1.2.7 纳米复合材料 5

1.3.2 小尺寸效应（体积效应） 6

1.3.3 量子尺寸效应 7

1.3.4 宏观量子隧道效应 7

1.3.5 其他效应 8

1.4 纳米材料的特殊性能 8

1.4.1 力学性能 8

1.4.2 磁学性能 9

1.4.3 热学性能 10

1.4.4 光学性能 11

1.4.5 电学性能 12

1.4.7 化学特性和催化性能 13

1.4.6 分散体系的动力学特性 13

参考文献 15

1.4.8 生物学性能 15

第二章 纳米材料制备方法 17

2.1 纳米颗粒 17

2.1.1 物理法 17

2.1.2 化学法 22

2.1.3 纳米粉体表面处理 36

2.2 纳米管、线、棒 47

2.2.1 纳米管 47

2.2.2 纳米线 52

2.2.3 纳米棒 60

2.3.1 溶胶-凝胶法 65

2.3 纳米薄膜 65

2.3.2 分子束外延沉积法 67

2.3.3 金属有机化学气相沉积法 69

2.3.4 脉冲激光法 73

2.3.5 磁控溅射法 75

2.3.6 微波等离子体法 77

2.3.7 电沉积法 79

2.3.8 Langmuir-Blodgett膜法 80

2.4 纳米块体材料的制备方法 85

2.4.1 纳米块体金属与合金的制备 85

2.4.2 纳米陶瓷的制备 89

2.5.1 含义 94

2.5 有机聚合物基纳米复合材料 94

2.5.2 插层技术 95

2.5.3 溶胶-凝胶技术 97

2.5.4 共混技术 98

2.5.5 原位分散聚合技术 100

2.5.6 其他方法 101

2.6 纳米孔结构材料 104

2.6.1 微孔材料 104

2.6.2 中（介）孔材料 113

2.6.3 大孔材料 119

参考文献 123

3.1.1 光电转换材料的工作原理 133

3.1 光电转换纳米材料 133

第三章 新型能源纳米材料 133

3.1.2 传统的光电转换材料 135

3.1.3 纳米晶化学太阳能电池 135

3.2 热电转换纳米材料 139

3.2.1 热电转换机理 139

3.2.2 纳米技术提高热电性能 142

3.3 超级电容器纳米材料 145

3.3.1 超级电容基本原理 146

3.3.2 纳米超级电容材料 147

3.3.3 超级电容器的应用前景 150

3.4 电池电极材料 151

3.4.1 锂离子电池及电极材料 151

3.4.2 燃料电池中的纳米电极材料 155

3.4.3 纳米贮氢材料 156

参考文献 161

第四章 环境净化纳米材料 164

4.1 纳米光催化材料 164

4.1.1 光催化原理 165

4.1.2 纳米光催化粉体的制备和光催化活性 166

4.1.3 纳米薄膜的制备、表征和光催化活性 174

4.1.4 纳米光催化材料的改性 180

4.2 汽车尾气催化净化材料 187

4.2.1 汽车尾气催化反应原理 187

4.2.2 汽车尾气催化剂的组成和性能 188

4.2.3 纳米技术在汽车尾气催化材料中的应用 189

4.3.1 纳米材料的吸附作用 190

4.3 纳米吸附材料 190

4.3.2 纳米吸附材料在污水处理中的应用 191

4.3.3 纳米吸附材料在空气净化中的应用 192

4.3.4 纳米吸附材料在环境监测中的应用 193

参考文献 193

第五章 纳米磁性材料 195

5.1 颗粒型纳米磁性材料 195

5.1.1 纳米磁记录介质 195

5.1.2 纳米磁性液体 196

5.1.3 纳米吸波磁性材料 198

5.2 纳米晶磁性材料 199

5.2.1 纳米晶Fe-Co合金材料 200

5.2.2 纳米晶Fe-Ni合金材料 205

5.2.3 纳米晶软磁NiZn铁氧体材料 209

5.2.4 纳米晶合金永磁材料 211

5.2.5 纳米晶钡铁氧体材料 212

5.3 结构型纳米磁性材料 213

5.3.1 薄膜 213

5.3.2 颗粒膜 216

5.3.3 多层膜 216

参考文献 219

第六章 纳米电热功能材料 221

6.1 纳米导电／抗静电材料 221

6.1.1 纳米导电／抗静电粉体 221

6.1.3 纳米吸波导电材料 223

6.1.2 碳纳米管及纳米导电纤维材料 223

6.1.4 纳米超导材料 224

6.1.5 聚合物纳米导电材料 225

6.2 纳米导热材料 227

6.2.1 纳米导热粉体材料 228

6.2.2 碳纳米管导热材料 229

6.2.3 纳米导热材料的应用 229

6.2.4 纳米导热材料的发展趋势 231

6.3 隔热保温材料 232

6.3.1 隔热保温纳米材料 232

6.3.2 隔热保温纳米无机／有机复合材料 234

6.3.3 隔热保温纳米复合膜材料 235

6.4 绝缘材料 236

6.4.1 聚酰亚胺等聚合物纳米复合绝缘材料 237

6.4.2 硅橡胶纳米复合绝缘材料 240

参考文献 241

第七章 纳米发光材料 244

7.1 纳米电致发光材料 244

7.1.1 电致发光的基本原理 244

7.1.2 有机纳米电致发光材料 244

7.1.3 无机纳米电致发光材料 245

7.1.4 硅基／含硅纳米电致发光材料 246

7.1.5 纳米电致发光材料的应用 248

7.2 纳米光致发光材料 248

7.2.1 光致发光的基本概念 248

7.2.2 有机纳米光致发光材料 249

7.2.3 无机纳米光致发光材料 250

7.2.4 纳米多孔光致发光材料 251

7.2.5 硅基及超晶格纳米光致发光材料 252

7.3 纳米蓄光材料 254

7.3.1 有机纳米荧光材料 254

7.3.2 无机纳米荧光材料和长余辉发光 255

7.3.3 纳米蓄光材料的应用 256

7.4 其他纳米发光材料 257

7.4.1 碳纳米管发光材料 257

7.4.2 微小纳米晶体发光 258

参考文献 258

8.1 纳米生物传感器材料 260

第八章 纳米生物医药材料 260

8.1.1 纳米结构光纤材料 261

8.1.2 纳米微悬梁臂 261

8.1.3 纳米金颗粒 262

8.1.4 量子点 263

8.1.5 EPR氧生物医学传感器材料 264

8.2 纳米生物骨材料 265

8.2.1 概述 265

8.2.2 纳米生物骨材料 265

8.2.3 纳米生物骨材料的生物安全性 282

8.3 纳米生物磁性微球 283

8.3.1 纳米生物磁性微球的特性 283

8.3.2 磁性纳米粒子的制备 284

8.3.3 磁性微球的制备 285

8.3.4 磁性微球的应用 288

8.4 纳米缓释、控释给药载体材料 290

8.4.1 概述 290

8.4.2 缓释、控释给药载体材料类别 291

8.4.3 缓释、控释给药系统的释药性能评价 293

参考文献 294

第九章 其他纳米功能材料 297

9.1 纳米阻燃材料 297

9.1.1 纳米阻燃材料的特性 297

9.1.2 阻燃材料的分类 297

9.1.3 纳米阻燃剂的阻燃机理 300

9.2.2 纳米润滑材料的种类与性能 302

9.2 纳米润滑材料 302

9.2.1 纳米润滑材料的特性 302

9.3 纳米抛光材料 309

9.3.1 纳米抛光材料的特性 309

9.3.2 纳米抛光材料的种类与性能 310

9.3.3 纳米抛光材料的应用 313

9.4 纳米吸波材料 314

9.4.1 纳米吸波材料特性 314

9.4.2 纳米吸波材料的种类与性能 315

9.5 纳米气敏材料 318

9.5.1 纳米气敏材料的特性 318

9.5.2 纳米气敏材料的种类与性能 318

9.6.2 铝基纳米复合材料 323

9.6 纳米铝合金复合材料 323

9.6.1 原位自生纳米铝合金复合材料 323

9.6.3 颗粒增强铝基复合材料 325

9.7 纳米结构工程塑料 325

9.7.1 纳米结构工程塑料的力学性能特征 325

9.7.2 纳米结构工程塑料的结构与性能关系 328

9.7.3 纳米粒子对聚合物的增韧增强机理 329

9.7.4 聚酰胺纳米结构工程塑料的力学性能 332

9.7.5 聚烯烃纳米结构工程塑料的力学性能 335

9.7.6 环氧树脂纳米结构工程塑料的力学性能 337

参考文献 342