第一章 纳米材料的特性 1
1.1 纳米材料简介 1
1.1.1 纳米材料定义 1
1.1.2 纳米材料的分类 2
1.1.3 纳米技术 3
1.1.4 发展简史 3
1.1.5 我国纳米技术发展状况 7
1.2 纳米材料的特异性能 8
1.2.1 表面效应 14
1.2.2 小尺寸效应 16
1.2.3 量子尺寸效应 17
1.2.4 宏观量子隧道效应 18
1.3 纳米材料的物理和化学性质 19
1.3.1 热学性能 19
1.3.2 磁学性能 20
1.3.3 电学性能 21
1.3.4 光学性能 21
1.3.5 力学性能 23
1.3.6 化学特性 23
1.4 纳米材料的应用 27
1.4.1 化工领域的应用 27
1.4.2 微电子学上的应用 29
1.4.3 新材料领域的应用 30
1.4.4 光电领域的应用 31
1.4.5 医学上的应用 31
1.4.6 自组装体系的应用 32
参考文献 33
第二章 气相法制备纳米材料 34
2.1 气相法原理和影响因素 35
2.1.1 气相法原理 35
2.1.2 气相法制备纳米材料的生成条件 35
2.1.3 气相法的粒子成核 36
2.1.4 粒子生长及粒径控制 37
2.1.5 气相法中的粒子凝聚 38
2.2 气相法的设备及加热方式 39
2.2.1 常用的加热方法 39
2.2.3 气体控制系统 42
2.2.4 排气处理系统 42
2.3 物理气相沉积法制备纳米材料 42
2.3.1 蒸发凝聚法 42
2.3.2 溅射法 46
2.4 化学气相沉积法 47
2.4.1 电阻加热化学气相沉积法 51
2.4.2 激光诱导化学气相沉积法 54
2.4.3 等离子体化学气相沉积 57
2.5 气相法制备一维纳米材料 60
2.5.1 一维单质纳米材料 61
2.5.2 一维化合物纳米材料 62
2.5.3 气相生长一维纳米材料合成机理 65
2.5.4 气相法合成一维纳米材料研究进展 72
参考文献 76
第三章 液相法制备纳米材料 78
3.1 沉淀法 78
3.1.1 共沉淀法 78
3.1.2 均匀沉淀法 81
3.1.3 水解法 84
3.1.4 沉淀转化法 84
3.2 化学氧化还原法 84
3.2.1 水溶液氧化还原法 84
3.2.2 多元醇还原法 87
3.3 喷雾法 87
3.3.1 喷雾干燥法 88
3.3.2 喷雾水解法 88
3.3.3 喷雾焙烧法 89
3.3.4 喷雾热解法 89
3.3.5 冷冻干燥法 90
3.4 溶剂热合成法 92
3.4.1 水热法 92
3.4.2 溶剂热法 95
3.5 溶胶—凝胶法 96
3.5.1 溶胶-凝胶的发展历程 96
3.5.2 溶胶-凝胶的基本原理 96
3.5.3 溶胶-凝胶法的制备过程 98
3.6 辐射化学合成法 100
3.6.1 γ射线辐照法 100
3.6.2 电子辐照法 102
3.6.3 紫外红外光辐照分解法 102
3.6.4 微波辐射法 102
3.7 微乳液法 103
3.7.1 胶束理论 103
3.7.2 胶束的结构 105
3.7.3 微乳液的形成及结构 106
3.7.4 微乳液的形成机理 108
3.7.5 纳米材料的制备 109
3.7.6 纳米壳核结构空心球的制备 113
3.8 溶液法合成一维纳米材料机理 117
3.8.1 高度各向异性的晶体结构 117
3.8.2 模板合成 118
3.8.3 溶液-液-固过程 121
3.8.4 溶剂热合成 122
参考文献 122
第四章 固相法制备纳米材料 123
4.1 热分解法 123
4.2 固相反应法 124
4.3 机械粉碎法 125
4.3.1 球磨法 125
4.3.2 反应性球磨法 130
参考文献 131
第五章 纳米材料的改性 132
5.1 纳米材料需要改性的原因 132
5.1.1 纳米材料团聚及原因 133
5.2 纳米材料改性的原理 137
5.2.1 表面物理改性 138
5.2.2 表面化学改性 140
5.3 改性方法 147
5.3.1 溶胶-凝胶法 147
5.3.2 沉淀法 153
5.3.3 异质絮凝法 156
5.3.4 非均相成核法 158
5.3.5 微乳液法 159
5.3.6 化学镀 162
5.3.7 气相沉积法 167
5.3.8 聚合物表面包覆改性 168
5.3.9 纳米材料表面包碳 173
5.3.10 等离子体处理法 177
参考文献 179
第六章 介孔材料的制备 184
6.1 多孔材料 184
6.1.1 多孔材料的分类 184
6.1.2 介孔材料的发展历程 187
6.2 介孔材料分类、结构特点及表征技术 188
6.2.1 分类 189
6.2.2 介孔材料的特点 189
6.2.3 介孔材料的表征 190
6.3 介孔材料的合成 193
6.3.1 表面活性剂和无机物种间的作用方式 197
6.3.2 溶胶-凝胶法 199
6.3.3 溶剂热法 200
6.3.4 不同体系介孔材料的制备 202
6.4 介孔材料合成机理 210
6.4.1 表面活性剂和胶束结构 210
6.4.2 液晶模板机理 218
6.4.3 协同作用机理 219
6.4.4 真液晶模板机理 220
6.4.5 广义液晶模板机理 220
6.4.6 棒状自组配机理 221
6.4.7 电荷密度匹配机理 222
6.4.8 层状折皱机理 223
6.5 影响介孔材料结构的因素 223
6.5.1 孔径调节 223
6.5.2 产物形貌控制 226
6.6 介孔材料的改性 226
6.6.1 杂原子取代 227
6.6.2 负载金属催化剂 228
6.6.3 有机-无机嫁接 230
6.7 介孔材料的应用 232
6.7.1 催化领域的应用 232
6.7.2 吸附和分离领域的应用 232
6.7.3 纳米反应器 233
参考文献 233
第七章 纳米碳材料的制备 240
7.1 碳材料的基本结构 240
7.2 富勒烯 242
7.2.1 C60的发现 242
7.2.2 富勒烯的结构、性质和应用 243
7.2.3 富勒烯的制备 245
7.3 纳米碳管的制备 247
7.3.1 电弧法 249
7.3.2 激光蒸发法 252
7.3.3 催化热解法 253
7.3.4 纳米碳管阵列 257
7.4 纳米碳管的生长机理 258
7.4.1 催化热解法 259
7.4.2 电弧法和激光蒸发法 259
7.4.3 单壁纳米碳管 260
7.5 纳米碳管的提纯 262
7.6 纳米炭纤维的制备 265
7.6.1 制备方法 265
7.6.2 影响纳米炭纤维生长的主要因素 267
7.6.3 纳米炭纤维的生长机理 268
7.7 螺旋炭纤维 272
7.7.1 螺旋炭纤维的制备 272
7.7.2 螺旋炭纤维生长机理 273
参考文献 276
第八章 纳米二氧化钛和氧化锌的制备 279
8.1 二氧化钛的制备和性能 279
8.1.1 二氧化钛的物理性能 279
8.1.2 纳米TiO2制备 281
8.1.3 纳米TiO2的光催化原理 288
8.1.4 纳米光催化TiO2的应用领域及现状 304
8.2 一维纳米氧化锌的性质及制备 308
8.2.1 ZnO的晶体结构 308
8.2.2 ZnO一维纳米材料的形貌与结构 309
8.2.3 ZnO一维纳米结构的制备方法 312
8.2.4 氧化锌的应用 320
参考文献 322