纳米材料的理化特性与应用PDF电子书下载

目录 1

第1章　绪论 1

1.1　纳米科技的兴起与发展 1

1.2　纳米的基本定义 5

1.3　纳米材料特性研究的主要内容和意义 8

参考文献 11

第2章　纳米材料的物理和化学特性的基础知识 13

2.1　元素和原子结构 13

2.2　分子和物质的相态 18

2.3　能级与能量 22

2.4　纳米排列和自组装 29

参考文献 31

第3章　纳米材料的电子能态特性 33

3.1　纳米材料的电子结构 33

3.2　纳米材料中的电子关联和激发 34

3.3　电子能级的离散特性 35

3.4　局域化输运和量子隧穿 40

参考文献 41

第4章　纳米材料的基本效应 43

4.1　量子尺寸效应 43

4.2　小尺寸效应 44

4.3　表面效应 45

4.4　宏观量子隧道效应 47

4.5　介电限域效应 48

参考文献 49

第5章　纳米材料的物理特性 51

5.1　纳米材料的热学性能 51

5.2　纳米微粒的磁学性质 52

5.2.1　磁畴结构 52

5.2.2　超顺磁性 53

5.2.3　矫顽力 55

5.2.4　居里温度 56

5.2.5　磁化率 57

5.3　纳米微粒的光谱特性 58

5.3.1　宽频带强吸收 58

5.3.2　蓝移和红移现象 59

5.3.3　量子限域效应 61

5.3.4　纳米微粒的发光 62

参考文献 63

第6章　胶体中纳米微粒的物理和化学特性 65

6.1　胶体和微粒 65

6.2　溶胶中纳米微粒的运动性质 67

6.2.1　扩散 67

6.2.2　布朗运动 68

6.2.3　沉降 70

6.3　溶胶的光学性质 75

6.4　溶胶的电学性质 81

6.4.1 电动现象 81

6.4.2　质点表面电荷 85

6.4.3　胶团结构及表面电位 86

参考文献 87

第7章　纳米微粒的化学特性 89

7.1 吸附 89

7.1.1　非电解质的吸附 89

7.1.2　电解质吸附 90

7.2　纳米微粒的分散与团聚 92

7.2.1　分散 92

7.2.2　微粒的团聚 93

7.3　纳米微粒的表面活性和催化作用 94

7.4　光催化性能 96

参考文献 101

第8章　纳米材料的表征和测量 103

8.1　电子显微镜和显微结构分析 103

8.1.1　透射电子显微镜（TEM） 104

8.1.2　扫描电子显微镜（SEM） 106

8.1.3　扫描隧道显微镜（SPM） 107

8.1.4　原子力显微镜（AFM） 111

8.2　纳米颗粒的表征和测量 114

8.2.1　颗粒的粒径和分布 114

8.2.2　粒径测试方法 116

8.3　颗粒表面及团聚体的表征及表面分析 120

8.3.1　比表面积（BET）法 121

8.3.2　压汞法 122

8.3.3　团聚系数法和瓶颈数法 124

8.3.4　素坯密度-压力法 125

8.3.5　表面能谱分析 126

8.4　化学组成和晶态分析 128

8.4.1　化学分析法 128

8.4.2　特征X射线分析法 129

8.4.3　原子光谱分析法 130

8.4.4　质谱法 131

8.4.5　中子活化分析 132

8.4.6　晶态的表征 132

8.5　振动光谱技术 133

8.5.1　分子的振动光谱 133

8.5.2　红外光谱 135

8.5.3　拉曼光谱 137

8.4.4　紫外-可见吸收光谱 138

参考文献 140

第9章　纳米材料在电子学方面的应用 141

9.1　引言 141

9.2　量子电子器件 143

9.2.1 高电子迁移率三极管 145

9.2.2　量子干涉晶体管 147

9.2.3　单电子晶体管（SETS） 147

9.2.4　碳纳米管三极管 149

9.2.5　DNA模板组装和在电子学中的应用 150

9.3　量子信息和量子计算机 150

9.3.1　量子计算机与经典计算机的区别 151

9.3.2　量子计算机的工作原理 153

9.4　量子计算机的样机 156

参考文献 157

第10章　纳米材料在磁学方面的应用 159

10.1　引言 159

10.2　磁性材料在生物、医药领域的应用 161

10.2.1　磁靶向制剂 162

10.2.2　固定化酶 163

10.2.3　磁流体热疗和磁控血管内磁性微球栓塞 164

10.2.4　生物分离和提纯 166

10.3　在磁记录中的应用 168

10.3.1　磁性记录与读写 168

10.3.2　量子磁盘与高密度磁存储 169

10.4　在材料分离技术上的应用 170

10.4.1　化工分离 170

10.4.2　催化剂分离 171

10.4.3　矿物分离 171

10.5　在巨磁电阻中的应用 172

10.6　纳米微晶软磁材料及应用 173

10.7　纳米磁流体及应用 174

10.8　在其他领域的应用 176

参考文献 177

第11章　纳米材料在光学方面的应用 179

11.1　引言 179

11.2.2　光的透射 181

11.2　纳米材料中的一些基本光学现象 181

11.2.1　光的反射 181

11.2.3　光的折射 182

11.2.4　光的偏振 182

11.2.5　辐射 185

11.3　光和纳米结构的相互作用 185

11.3.1　光子捕获和等离子体激元 186

11.3.2　介电常数和极化对光学特性的影响 186

11.3.3　纳米孔洞和光子 188

11.4　新型纳米光学成像 188

11.5.1　减反射纳米薄膜 191

11.5.2　热反射薄膜 191

11.5　光学调制和太阳能吸收板 191

11.5.3　纳米结构聚合物 193

11.6　光子技术 194

11.6.1　光子晶体，表面光波导和光路控制 194

11.6.2　光子存储和光电脑 195

参考文献 196

第12章 纳米材料在生物医药及生命科学领域的应用 197

12.1　引言 197

12.2　纳米生物医用材料 198

12.2.1　纳米颗粒和固体生物材料 198

12.2.2　纳米生物薄膜 201

12.2.3　纳米复合生物材料 203

12.3.1　药物载体 204

12.3　药物和基因输送的纳米载体 204

12.3.2　输送基因的纳米载体 207

12.3.3　导向药物 209

12.4　纳米药物输送、控释系统 210

12.4.1　纳米药物输送、控释系统的特点 210

12.4.2　纳米药物给药系统的发展趋势 211

12.5　纳米生物传感器 212

12.5.1　纳米生物传感元 212

12.5.2　纳米生物传感器件 214

12.6　纳米仿生学和纳米机器人 215

参考文献 216

13.1　引言 217

第13章　纳米材料在能源化工方面的应用 217

13.2　纳米催化 218

13.2.1　一般工业催化 218

13.2.2　石油化工催化 223

13.2.3　燃料（固体推进剂）催化 225

13.3　储能 227

13.3.1　储氢 227

13.3.2　碳纳米管储氢 228

13.4　蓄热及能源转换 231

13.4.1　蓄热技术和纳米蓄热材料 231

13.4.2　硅太阳能电池 234

13.5　保温节能 237

参考文献 241

第14章　纳米材料在环保化工方面的应用 243

14.1 引言 243

14.2　抗菌材料 244

14.2.1　纳米Ag抗杀菌材料 245

14.2.2　纳米TiO2抗杀菌材料 247

14.3　功能涂料 250

14.3.1　纳米抗老化环保复合涂料 251

14.3.2　抗菌防污纳米复合涂料 254

14.3.3　抗干扰及电磁屏蔽涂料 256

14.4　纳米材料在其他降污染方面的应用 257

14.4.1　有害气体治理 257

14.4.2　废水处理 260

14.4.3　阻声降噪 262

参考文献 264

第15章　纳米微加工技术 267

15.1　纳米操作工具 267

15.1.1　纳米操纵器 267

15.1.2　原子操纵器 268

15.2　纳米加工技术 269

15.2.1　光刻技术 269

15.2.2　电子束刻蚀技术 271

15.2.3　分子束外延 271

15.3 自组装技术 273

参考文献 275