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納米材料的制備方法范文1

[關(guān)鍵詞]：納米材料 制備方法 研究現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

本文主要對于納米材料和一些性能和特性進行了分析和介紹，然后結(jié)合目前的主要納米材料的制備方法以及注意點和發(fā)展的情況，進行了進一步的研究和剖析。目前關(guān)于納米材料的制備方法有很多，比如直接反應法、氣相法、固相法等等，由于方法的不同，其適應的范圍也不同。經(jīng)過多年的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展，當前在技術(shù)方面已經(jīng)取得了重大的突破，并已經(jīng)可以制備出粒徑較為平均且粒徑在幾納米的粉體，這為納米材料的廣泛運用奠定了重要的基礎。在納米材料的制備過程中，很多的制備方法都可以對于晶體的生長進行控制，并在特定的實驗方法和實驗條件下可以對于晶體的制備粒徑進行控制，并改變金屬氧化物納米晶體的形態(tài)，在長時期的實踐中，納米材料制備方法的發(fā)展趨勢一直向著良好的方向發(fā)展。

一、液相法

所謂液相法，它是先在一定的方法下降溶液中的溶質(zhì)和溶劑進行分離，那么溶劑中的溶質(zhì)就可以形成一定的顆粒，且顆粒的大小以及形狀都是一定的，再將這些前軀體進行熱解處理就可以制備一定的納米微粒。液相法的最大優(yōu)點在于制備的設備一般較為簡單，且制備過程使用的材料也很容易獲得，且各方面都很容易得到控制。就目前液相法的發(fā)展現(xiàn)狀來看，其中應用最廣的則是沉淀法和溶膠-凝膠法，以下也將對這兩種方法進行簡單的介紹和分析。

1.沉淀法

沉淀法的過程可以概括如下：先在可溶性的溶液中加入一定的沉降劑，然后在一定的溫度條件下實現(xiàn)溶液的水解，并形成一定的不溶性的氧化物，然后再對這些氧化物進行熱解或是熱脫處理就可以沉淀出所需要的粉料。根據(jù)反應類型以及反應條件方法的不同，也可以將沉淀法分為直接沉淀法、共沉淀法和均相沉淀法等等。其中的直接沉淀法在相同的制備條件下，其制備的精度和純度都特別的高。在這方面也已經(jīng)有了很多的專家和學者進行了研究和證明，并取得了一定的成果。徐甲強等在室溫的條件下，在1mol/L的Zn（NO3）2de 溶液中加入一定量的NH3H2O3溶液，NH3H2O3的濃度為6mol/L，然后再對混合溶液進行不斷的攪拌并將溶液的PH值控制在8-8.8之間，在一定的反應時間會產(chǎn)生一定的氫氧化鋅沉淀，然后再在室溫下對于沉淀物進行過濾、研磨，并在一定溫度下燃燒兩個小時之后就可以制備出粒徑在50nm的氧化鋅微粒。

2.溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法的主要制備對象是前驅(qū)物質(zhì)溶于水或是有機溶劑之后的均質(zhì)溶液，該溶液中的溶質(zhì)在發(fā)生水解之后就會形成一定的粒子并使得溶液成為溶膠，這時候再對溶膠進行反應和轉(zhuǎn)化，使其轉(zhuǎn)化成凝膠，然后在低溫的條件下可以生產(chǎn)出純度較高的微粒材料。溶膠-凝膠法的最大優(yōu)點在于它可以在制備的過程中通過納米尺度對于納米材料的結(jié)構(gòu)進行控制。但是需要注意的是溶膠-凝膠法一般都是在低溫的條件下進行的，它比較適應于在低溫的條件下制備化學活性大、單組分或多組分分級混合物。在溶膠-凝膠法的發(fā)展過程中，已經(jīng)逐步形成了傳統(tǒng)膠體型、無機聚合物型和絡合物型等三種制備機制和類型。

二、氣相法

氣相法也是相對于液相法而言的另一種應用比較廣泛的納米材料的制備方法，它是指在一定條件下或是通過一定的手段或是方法直接將物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，然后再在氣體的條件下對于產(chǎn)生的氣態(tài)物質(zhì)進行物化反應，最后再通過凝聚處理就可以形成一定量的納米微粒的納米材料的制備方法。從氣相法中氣體蒸發(fā)法的制備過程和制備的條件來看，它在制備納米微粒的過程中具有很多顯著的優(yōu)點，其主要包括以下幾個主要方面：一是制備的納米微粒粒徑差異性較小，分布也較為均勻；二是納米微粒的力度很容易控制；三是微粒的分散性比較好。和液相法相比，氣相法憑借其自身的優(yōu)點可以生產(chǎn)出很多液相法不能夠生產(chǎn)出來的納米微粒，具有很大的優(yōu)越性。

化學氣相法中的化學氣相法的應用比較廣泛，它的另一個名稱叫做氣相沉淀法，其簡稱是CVD，它可以充分的利用各種具有揮發(fā)性的金屬化合物的蒸發(fā)特性，通過化學反應生成所需化合物在保護氣體環(huán)境下快速冷凝， 從而制備各類物質(zhì)的納米微粒，這種方法是氣相法的一個典型，也是應用比較廣泛的一種制備方法。該法制備的納米微粒顆粒均勻， 純度高， 粒度小， 分散性好， 化學反應活性高， 工藝可控和連續(xù)性比較強。該法根據(jù)加熱方式不同可分為熱化學氣相沉積法（CVD）， 激光誘 導沉積法， 等離子體沉 積法和紫外沉積法等。

三、結(jié)束語

從目前納米材料的應用現(xiàn)狀來看，它已經(jīng)在各個領(lǐng)域中都得到了推廣和應用，并在各行各業(yè)中都發(fā)揮了重要的作用，因此在這種形勢下也會出現(xiàn)更多更好的制備方法，而未來的制備方法的發(fā)展也應該在納米微粒的結(jié)構(gòu)、尺寸以及組成等上面加強研究和創(chuàng)新，不斷地使得納米材料能夠更好的適應多樣化的需求，更好的實現(xiàn)功能方面的更大突破。在實驗和研究的過程中，我們發(fā)現(xiàn)只要存在一種滿意的氣敏材料，那么我們就可以制作出穩(wěn)定性更強的氣體傳感器，這對于納米材料尺寸的控制是非常有利的。因此筆者認為今后納米材料制備方法的的一個重要方向應該就是提高粒度的控制能力。在科學技術(shù)不斷發(fā)展的今天，我也相信納米材料的制備方法一定會得到更大的創(chuàng)新和發(fā)展，納米材料也會更好的為人類和社會服務。

參考文獻

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納米材料的制備方法范文2

關(guān)鍵詞： 一維納米材料 制備方法 研究進展

納米材料總體可以分為三大類：零維、一維和二維納米材料。一維納米材料因其特殊的一維納米結(jié)構(gòu)，除了具有通常納米材料具有的量子尺寸效應、表面效應和小尺寸效應等，還具有本身獨特的機械性、熱穩(wěn)定性、電子傳輸和光子傳輸性、光學性質(zhì)、光電導和場發(fā)射效應等[1]，所以其在納米電子學、納米光電子學、超高密度存儲和掃描探針顯微鏡等領(lǐng)域具有潛在的應用價值，已成為21世紀材料領(lǐng)域研究的熱點。一維納米材料可以根據(jù)其空心或?qū)嵭?，以及形貌不同，分為以下典型的幾類：納米管、納米棒或納米線、同軸納米電纜和納米帶等。本文詳細敘述了這幾類納米材料的特點、發(fā)展過程、最新研究進展及常用的制備方法。

1.納米管

2.納米棒、納米線

3.同軸納米電纜

同軸納米電纜指芯部為半導體或?qū)w的納米絲，包敷著異質(zhì)納米殼體，外部的殼體和芯部納米絲是共軸的。由于這類材料具有的獨特性能、豐富的科學內(nèi)涵、廣泛的應用前景，以及在未來納米結(jié)構(gòu)器件中占有的重要地位，近年來引起了人們的極大研究興趣。1997年，法國科學家在分析電弧放電的產(chǎn)物中，發(fā)現(xiàn)了三明治結(jié)構(gòu)的C-BN-C管，由于它的幾何結(jié)構(gòu)在C和BN之間，類似于幾何電纜，直徑又為納米級，因此稱其為同軸納米電纜。

4.納米帶

參考文獻：

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納米材料的制備方法范文3

關(guān)鍵詞：納米催化劑 廢氣處理 制備方法

當前，隨著納米納米材料的研究和突破，依據(jù)納米材料制備的納米催化劑正在成為煉油廢氣處理中的關(guān)鍵點。納米材料通過體積效應、表面效應、以及宏觀的量子隧道效應等能夠產(chǎn)生極大的化學活性，顯著地提高了催化效益。目前，國際上許多國家已經(jīng)將納米催化劑的研發(fā)定義為新世紀的重大發(fā)現(xiàn)。目前，納米催化劑在各個領(lǐng)域得到廣泛應用，尤其是在煉油的廢氣處理方面。

一、納米催化劑的相關(guān)概念

納米催化劑是以粒子小于0.3微米的鈉和銅鋅合金的極細微粒為主要成分研制而成的一種催化劑。納米催化劑實現(xiàn)了催化效率較傳統(tǒng)鎳催化劑的效率，提升了將近10倍。納米催化劑的粒子的表面積很大，與同質(zhì)量的金屬相比，普通金屬的表面積是納米金屬的千分之一。由于，納米金屬的表面積很大，因此，其吸附能力也相當?shù)膹姶?，于是具備了極大的催化作用。

納米催化劑是基于納米材料的基礎上配制而成的，因此，納米催化劑具備特殊的納米結(jié)構(gòu)，同時也具備了普通催化劑沒有的特性。正是因為納米催化劑的這一獨特性，決定著納米催化劑在催化效果上的選擇性和高催化性。目前，納米催化劑正廣泛的應用于工業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境的保護中。

二、納米催化劑的制備方法

目前，關(guān)于納米催化劑的制備方法國際上主要有氣相法、液相化學的合成法以及固相法三大類。這三類制備方法都有其獨特的特點和應用領(lǐng)域，下面就讓筆者進行詳細的分析。

首先，氣相法。目前，工業(yè)主要選用的氣相法有： 化學氣相沉積法、氣體冷凝法、濺射法、活性氫和熔融金屬的反應法等。此氣相法中，尤以化學氣相沉積法，簡稱CVD，是一種廣泛應用的化學方法?；瘜W氣相沉積法是以氣體作為原料，通過化學反應，在氣相里形成了物質(zhì)的基本離子，這些離子經(jīng)過成核與生長，最終形成了納米催化劑。通過化學氣相沉積法制備而成的納米催化劑不但粒子的純度非常高，而且粒度的分布也非常的均勻。目前，化學氣相沉積法在納米催化劑的制備中得到了廣泛應用。

其次，液相的化學合成法。目前，在納米催化劑的制備業(yè)中經(jīng)常使用的液相的化學合成法主要有： 沉淀法、水熱法、噴霧法、離子的交換過程以及溶劑的揮發(fā)分解法等。這些化學合成法能夠與一種或者多種的可溶性的金屬類按量進行制備溶合，讓金屬中包含的元素在溶液里均勻的分散成分子或離子的形式，利用沉淀劑或者水解、蒸發(fā)、升華等作用，均勻的將金屬離子結(jié)晶或沉淀出來，最后通過對結(jié)晶體或沉淀物進行加熱分解或脫水，從而獲得納米催化劑。納米催化劑的此種制備方法具有操作簡易，方法簡單，條件溫和，產(chǎn)出率高等特點。而且，此方法不但能夠制備一種成分的納米催化劑，而且還能夠合成復合型的納米催化劑。但是，此類方法制成的納米催化劑的純度不是很高，含有雜質(zhì)，而且粒度不夠均勻。

再次，固相法。目前，經(jīng)常使用的固相法主要有：物理粉碎法、固相反應法和機械球磨法等。機械球磨法和物理粉碎法的優(yōu)勢在于操作上非常的簡單，而且方法易學，其缺點在于制備的催化劑的純度不高，粒度的分布也不是很均勻。目前，較傳統(tǒng)的固相法，人們研制出了室溫的固相反應的合成法，此方法的制備方法簡單，而且產(chǎn)率非常高。

三、納米催化劑在煉油廢氣處理中的運用

煉油的過程會產(chǎn)生大量的有毒、有害氣體，對人們的身體和環(huán)境造成了很大的威脅。隨著人們對環(huán)境的關(guān)注以及對生活質(zhì)量的認識的提高。煉油廢氣的處理成為人們關(guān)注的焦點。納米催化劑憑借其巨大的催化作用，在廢氣處理中發(fā)揮了很大的作用。

首先，對于煉油過程中產(chǎn)生的廢氣進行溶劑的吸收，經(jīng)過預處理后，氣體經(jīng)過氣體分配器均勻的分布到催化劑容器里，此環(huán)節(jié)要確保進入催化劑容器中的氣體量是基本相等的，同時也讓不同的廢氣進行填充混合，經(jīng)過納米催化劑的高效催化作用，以及氣體間的化學反應，將廢氣轉(zhuǎn)化為氮氣等對人體和環(huán)境沒有威脅的氣體。

四、結(jié)語

隨著人們對納米材料研究的深入，納米催化劑在各個領(lǐng)域得到廣泛應用，尤其是在煉油廢氣處理方面。通過本文對納米催化劑的相關(guān)概念、制備方法以及在煉油廢氣中應用的分析，顯示了納米催化劑作為新興催化劑對于廢氣處理中的顯著功效。隨著人們對納米催化劑的深入研究，納米催化劑一定能夠取代傳統(tǒng)催化劑，在催化領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

參考文獻

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[2]李俊華，郝吉明，傅立新.機動車尾氣催化凈化技術(shù)[J].工業(yè)催化，2012（12）.

納米材料的制備方法范文4

【關(guān)鍵詞】納米技術(shù)；精細化工；催化劑；添加劑

0.引言

納米技術(shù)是指使用納米材料的特殊性質(zhì)的技術(shù)，納米材料是指尺寸處于1-100nm的微小粒子組成的材料，這樣的微小粒子既不是微觀的原子簇，也不是宏觀物體，是出于微觀與宏觀之間的介觀系統(tǒng)，這種材料往往因為其表面效應、量子尺寸效應、體積效應以及宏觀量子隧道效應具有傳統(tǒng)物質(zhì)所不具備的特殊性質(zhì)。納米材料通常具有很高的特殊催化性，在冶金、涂料、精細化工等工業(yè)領(lǐng)域應用非常廣泛。本文對納米技術(shù)在精細化工領(lǐng)域的應用方法及特點進行了詳細的論述，為納米技術(shù)在精細化工領(lǐng)域的推廣應用提供了有效的支撐。

1.納米技術(shù)在精細化工中的應用

1.1納米材料的制備方法簡介

納米材料的制備通常包括機械法、物理法和化學法。機械法是指機械粉碎法和機械合金化法，其制作方法簡單、成本低，但顆粒不均勻，純度低；物理法是指溶液蒸發(fā)法和蒸發(fā)冷凝法，其制作方法較為復雜、成本較高，但粒度可控、純度很高、結(jié)晶組織好；化學法則是通過化學反應制備納米材料，其粒度可控、純度很高，而且其成本不是很高、操作相對簡單，常用的有水熱法、沉淀法、溶膠-凝結(jié)法、化學氣相反應法、微乳液法、有機配合前驅(qū)體法以及超重力沉淀法等。納米材料的制備方法很多，而且正在不斷的被發(fā)現(xiàn)，越來越多的制備更細顆粒、更好分散性的方法出現(xiàn)，為納米技術(shù)的進一步發(fā)展提供了較好的支撐。

1.2納米技術(shù)在催化方面的應用探討

大量研究表明，納米催化劑的穩(wěn)定性好，催化效率高，如：在乙炔加氫反應中，加入納米的Pb/TiO2作為催化劑，可以是乙炔的轉(zhuǎn)化率達到100%，并且使乙炔的選擇性達到80%以上；在液態(tài)加氫法制備2-氨基-4，6二氯苯酚時，采用納米Ni-B/SiO2作為催化劑，其催化效果明顯比其他Ni催化劑好得多，轉(zhuǎn)化率達到了100%，選擇性達到了98%。在化學電源領(lǐng)域，納米材料具有很好的電化學活性，作為電極能很好的減輕電池重量，如：納米二氧化錳作為鋰電池正極可以做成高能電池；納米的銀粉、鎳粉和二氧化鎳混合燒結(jié)體作為光化學電池的電極，效果遠超過其它材料；碳管納米材料的奇異電學性能已經(jīng)廣泛應用于場發(fā)射元件、鋰離子電池、燃料電池等。

另外，納米材料的光催化特點被廣泛應用與環(huán)境保護領(lǐng)域，如：（1）污水處理，硫化物或金屬氧化物的納米材料是半導體材料，其特殊的電子結(jié)構(gòu)可以通過氧化或還原反應降解并礦化H2O、CO2、無機離子以及某些毒性較小的有機物等，其特點是分解完全，沒有二次污染、成本低、操作簡單，常見的納米催化劑材料有二氧化鎳、三氧化鋁、氧化鋅等，尤其是二氧化鎳對染料廢水、農(nóng)藥廢水的處理效果極好。

（2）空氣污染處理，納米催化材料對空氣中的硫氧化物和氮氧化物的處理效果極好，在汽車尾氣處理方面應用廣泛，比傳統(tǒng)的貴金屬和稀土催化劑的效果好得多，尤其是貴金屬催化劑，價格昂貴。易失活，納米光催化劑成本低、穩(wěn)定性好，活性高，能有效的提高汽車尾氣中的一氧化碳、一氧化氮、碳化氫等物質(zhì)的轉(zhuǎn)化效率；另外，納米材料還用于陶瓷制品的除臭抗菌以及分解有機物等作用，也用于汽車或建筑玻璃的自潔等。

1.3納米技術(shù)在添加劑領(lǐng)域的應用

納米技術(shù)在添加劑領(lǐng)域的作用也非常廣泛，通常是納米材料加入到其它物質(zhì)中，改變其它物質(zhì)的性質(zhì)，達到普通物質(zhì)所達不到的效果，常用的有：

（1）化妝品添加劑。將納米材料氧化鋅、二氧化鎳、氧化鐵作為添加劑可以提高化妝品的藥物利用率、增強抗菌作用，減輕對皮膚的刺激，而且自身無毒無味、化學穩(wěn)定、熱穩(wěn)定，是目前化妝品領(lǐng)域的研究熱點。

（2）黏合劑、劑和密封膠。納米二氧化硅作為添加劑，可以有效提高黏合劑等黏結(jié)效果、劑的效果和密封膠的密封效果。

（3）涂料。將納米材料加入到涂料中，可以有效的改善傳統(tǒng)涂料的性能，并使涂料具有新的功能，如納米氧化鋅添加劑可以使涂料具有吸收紅外線、屏蔽紫外線、殺菌防霉等效果，納米二氧化硅可以增加涂料的耐磨性、抗氧化性等。除此之外，納米材料還可增加橡膠的力學性能、硫化活性，改變塑料綜合力學性能、纖維的分散性、有機玻璃的沖擊韌性等。

另外，納米技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域也有廣泛的應用，可以提高藥效的吸收，降低藥物的不良反應，還能有效的豐富制藥技術(shù)，提高藥物的效果。

2.結(jié)論

納米技術(shù)是一種新興的技術(shù)，納米材料具有一般材料所不具備的特性，在精細化工領(lǐng)域已經(jīng)取得了廣泛應用，也為人類解決環(huán)境保護、能源合理開發(fā)利用提供了有效的新途徑。目前納米技術(shù)的推廣使用還受納米材料制備、納米改性技術(shù)工業(yè)化等限制，但隨著納米技術(shù)的發(fā)展和影響，納米技術(shù)在精細化工領(lǐng)域必然得到廣泛的使用。 [科]

【參考文獻】

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納米材料的制備方法范文5

【關(guān)鍵詞】 納米技術(shù) 粒子 制備方法 化工生產(chǎn)

納米科學技術(shù)是用單個原子、分子制造物質(zhì)的科學技術(shù)，研究結(jié)構(gòu)尺寸在0.1至100納米范圍內(nèi)材料性質(zhì)和應用。由于納米粒子的特性：表面效應，體積效應，量子尺寸效應，宏觀量子隧道效應。這4種效應使納米粒子和固體呈現(xiàn)許多優(yōu)異的物理性質(zhì)，化學性質(zhì)，出現(xiàn)特殊現(xiàn)象。隨著科技進步的發(fā)展，納米技術(shù)已經(jīng)滲透到化學加工行業(yè)。

1 納米粒子制備方法

納米材料制備方法很多，可分為物理方法和化學方法。

1.1 物理方法

1.1.1 真空冷凝法

等離子體經(jīng)過真空蒸發(fā)、加熱、高頻感應等方法使原料氣化制取，最后驟冷。特點：晶體組織好，純度高，可控粒度大小，較高水平的技術(shù)設備。

1.1.2 物理粉碎法

納米粒子由機械粉碎、電火花爆炸等工藝制取。特點：成本低，過程簡易，但顆粒不均勻分布，純度低。

1.1.3 機械磨球法

機械磨球法，納米粒子由一定控制條件下的純元素，合金或復合材料制成，特點：成本低，操作簡單，顆粒不均勻分布，但純度較低。

1.2 化學法

1.2.1 氣相沉積法

通過金屬化合物蒸氣的化學反應制成納米材料。其特點：純度高，粒度分布窄。

1.2.2 沉淀法

把沉淀劑加入到鹽溶液中反應后，將沉淀熱處理得到納米材料。其特點：簡單易行，但顆粒半徑大，純度低，適合制備氧化物。

1.2.3 水熱合成法

在高溫高壓下，在蒸汽等流體或水溶液中制取，經(jīng)分離和熱處理得到納米粒子。特點：分散性好、純度高、粒度易控制。

1.2.4 溶膠凝膠法

金屬化合物經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠而固化，經(jīng)過低溫熱處理而合成納米粒子。其特點反應物種多，過程易控制，顆粒均勻，適合氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物制備。

1.2.5 微乳液法

互不相容的兩種溶劑，在表面活性劑的作用下生成乳液，在微泡中歷經(jīng)成核、聚核、團聚、熱處理后得納米粒子。其特點粒子的單分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半導體納米粒子多用此法制備。

2 納米材料在石油化工生產(chǎn)中的應用

2.1 納米管在化工中應用

納米管可制成高強度碳纖維材料，其作為增強填料可形成各種復合材料，還可制成貯氫材料。（碳納米管儲氣能力極強，多壁碳納米管儲氫量可達4.2%可作為儲氫材料用于料電池等領(lǐng)域）由納米尺寸碳顆粒形成的碳納米管可用作料電池電極的支撐材料。

導電納米管衍生的增強氟聚合物，擴展了納米管增強的塑料范圍，其中包括乙烯一四氟乙烯和聚偏二氟乙烯，在汽車、電子和材料處理各個領(lǐng)域有廣泛的應用，可控制靜電、提高抗化學品性能、增強內(nèi)在性。

2.2 在催化劑方面的應用

納米粒子表面活性中心多，而且粒徑變小，表面積增大，吸附性能和催化能力的增強，為它作催化劑提供了條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應效率，控制反應速度，甚至使原來不能進行的反應也能進行。由納米微粒合成的催化劑比普通催化劑的反應速度提高10～15倍。半導體光催化劑，特別是在有機物制備方面納米微粒作為催化劑有較為廣泛的應用。半導體顆粒分散在溶液中，可近似地看成是一個短路的微型電池，能量大于半導體能隙的光照射半導體分散系時，半導體納米粒子吸收光，從而產(chǎn)生電子—空穴對，電子與空穴分離，分別移動到粒子表面的不同位置，與溶液中相近的成分，進行氧化反應和還原反應。

光催化反應包括許多反應類型。例如如醇與烴的氧化，無機離子氧化還原，有機物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固氮反應，水凈化處理，水煤氣變換等，其中多相催化難以實現(xiàn)的都靠光催化得以實現(xiàn)。水中的有機污染物會在半導體多相光催化劑作用下降解。

2.3 在過濾和分離方面的運用

在化學工業(yè)中，納米過濾技術(shù)廣泛應用于水、空氣的純化以及其它工業(yè)過程中，其中包括藥物和酶的提純，油水分離和廢料清除等。納米多孔材料的吸收和吸附性能，提供了在污染治理方面應用的可能性。在膜生物方面，其過濾分離功能尤為優(yōu)異。

膜生物反應器，具備出水水質(zhì)良好、裝置結(jié)構(gòu)合理、方便管理、水力停留時間和泥齡完全分離、剩余污泥量少和低能耗等突出特性。但膜生物污染使其難以廣泛應用，探求新的解決辦法：向一體式膜生物反應器中投加納米材料從而改變料液性質(zhì)，能有效提高膜生物反應器對污染物的去除效率和預防膜污染，掃描電鏡分析中空纖維膜的表觀結(jié)構(gòu)的變化情況，用紅外光譜分析活性污泥性質(zhì)的變化。

實驗結(jié)果表明：納米材料的加入，對COD和NH3-N的清除并無明顯影響，增高TP去除率，TP去除率達70%。投入納米材料能改變生物膜和活性污泥的性質(zhì)的表觀結(jié)構(gòu)，抑制膜污染。在MBR中加入碳化鎢對COD和NH3-N的去除效果無影響，但對磷的去除有顯著作用。納米材料的加入，大大減少了膜孔堵塞的幾率，減少了污染物質(zhì)在膜面的阻滯、沉積，也能改善污泥的活性，為防治膜污染的一種有效手段。

2.4 在涂料方面的應用

表面涂層技術(shù)與納米技術(shù)的結(jié)合本世紀關(guān)注的熱點，使得涂層材料結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)的得到極大地改善。其中結(jié)構(gòu)涂層：指涂層提高基體的某些性質(zhì)和改性。特點：耐磨、超硬涂層，抗氧化、阻燃、耐熱涂層，裝飾、耐腐蝕涂層等；功能涂層：賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能。特點：光反射、消光、光選擇吸收等光學涂層。半導體、絕緣、導電功能的電學涂層

納米材料應用于涂層材料中，能更加提高其防護能力，實現(xiàn)耐大氣侵害和抗降解、防紫外線照射、變色等功效，實現(xiàn)在衛(wèi)生用品上可起到殺菌保潔作用。在標牌上應用納米材料涂層儲存太陽能，達到節(jié)約能源的目的。在涂料、玻璃中加入合適的納米材料，能減少光的透射和熱傳遞效果，具有阻燃、隔熱等效果。納米二氧化硅，是抗紫外線輻射材料，把其加入到涂料中，可使涂料的光潔度、抗老化性能、強度較大提高。

2.5 在其它精細化工方面的應用

納米材料的優(yōu)越性會在精細化工得以體現(xiàn)。在橡膠、涂料、塑料等精細化工范疇，納米材料都能起到重要作用。

如在橡膠中加入納米SiO2，提高橡膠的紅外反射和抗紫外輻射能力。納米Al2O3 和SiO2，投入到普通橡膠中，有效提高橡膠的介電特性和耐磨性，并且彈性也明顯提高。塑料中添加適量的納米材料，能夠提高塑料的韌性和強度，與此同時防水性和致密性也相應得以提高。納米二氧化硅加入到密封膠和粘合劑中，使得其粘合特性和密封特性都大為提高。此外，納米材料在有機玻璃制造、纖維改性方面也都有很好的利用。加入納米SiO2，能夠使有機玻璃抗紫外線輻射，從而達到抗老化的目的。添加納米Al2O3，有利于提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型SiO2具有優(yōu)良的紫外線屏蔽性能，而且無毒無臭，質(zhì)地細膩，可很好地提高化妝品的性能。

研究者研發(fā)了用于食品包裝的SiO2及高檔汽車面漆用的珠光鈦白。納米SiO2，可吸收太陽光中強烈的紫外線而具有很強的光化學活性，用光催化來降解工業(yè)廢水中的有機污染物，具有除凈度高、適用性廣泛、無二次污染等優(yōu)點。在環(huán)保水處理方面，有著廣泛的應用前景。

2.6 在醫(yī)藥方面的應用

當代的健康科學對控制藥物釋放、提高藥效、減少副作用、發(fā)展藥物定向治療提出更高要求。智能藥物隨納米粒子進入人體主動搜索、攻擊癌細胞或修補損傷組織；納米技術(shù)應用于新型診斷儀器，僅僅檢測少量血液從而診斷出各種疾病。研究人員已制備出以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，即“定向?qū)棥?。該技術(shù)是蛋白質(zhì)表面被磁性納米微粒包覆而攜帶藥物，注射到血液中，通過磁場制導，運送至病變部位釋放藥物。

納粒和微粒作為給藥系統(tǒng)，其合成材料的特性為穩(wěn)定、無毒、與藥物不發(fā)生化學反應并且有良好的生物性。納米系統(tǒng)主要用于毒副作用大、易被生物酶降解的藥物、生物半衰期短的給藥。

納米生物學，指研究在納米尺度上的生物過程，從而根據(jù)生物學原理發(fā)展分子應用工程。在金屬鐵的超細顆粒表的聚合物后，能夠固定大量蛋白質(zhì)尤其是酶而控制生化反應。使納米技術(shù)和生物學相結(jié)合，利用納米傳感器從獲取生物信息，深化人們對生理及病理的解釋。

3 結(jié)語

納米技術(shù)已經(jīng)逐步滲透到化工生產(chǎn)的方方面面，應該加大科研力度，不斷創(chuàng)新，使之更好的適應社會時代的發(fā)展。

參考文獻

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納米材料的制備方法范文6

關(guān)鍵詞稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料生化分析分子細胞

中圖分類號：O614文獻標識碼：A

1前言

上轉(zhuǎn)換納米材料是一類比較特殊的稀土摻雜無機發(fā)光材料，它可以通過多光子機制將近紅外光轉(zhuǎn)換成短波輻射，發(fā)射出紫外或者可見光，即反斯托克斯發(fā)光。目前，上轉(zhuǎn)換發(fā)光的實現(xiàn)主要是通過在氟化物、氧化物、氟氧化物等基質(zhì)中雙摻Y(jié)b3+-Er3+、Yb3+-Tm3+、Yb3+-Ho3+等稀土離子組合。不同稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程是不盡相同的，把上轉(zhuǎn)換發(fā)光機制主要分為以下六種：（1）能量傳遞上轉(zhuǎn)換機制；（2）激發(fā)態(tài)吸收上轉(zhuǎn)換機；（3）協(xié)同敏化上轉(zhuǎn)換機制；（4）協(xié)同發(fā)光上轉(zhuǎn)換機制；（5）雙光子吸收上轉(zhuǎn)換機制；（6）光子雪崩上轉(zhuǎn)換機制。

許多納米材料的制備方法均可應用于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備。目前上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的主要制備方法有沉淀法、熱分解法、水熱/溶劑熱法、溶膠-凝膠法、燃燒合成法、微乳液法、氣相沉積法等等。上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料有如下諸多優(yōu)點：（1）化學穩(wěn)定性良好，發(fā)光過程幾乎不受溫度、濕度、pH等的影響；（2）光化學穩(wěn)定性好，且不易被光解；（3）激發(fā)波長一般是近紅外或紅外光，在生物體系中大部分干擾物不會被激發(fā)，降低了背景，提高了靈敏度；（4）具備大的激發(fā)光組織穿透深度，在高效激發(fā)同時避免了對生物體組織的損傷；（5）生物相容性好，毒副作用小；（6）有多個發(fā)射峰而且發(fā)射譜帶窄，有利于進行多重標記；（7）熒光壽命長，可以利用時間分辨熒光等分析技術(shù)提高靈敏度；（8）上轉(zhuǎn)換納米材料是稀土摻雜材料，價格低廉；（9）發(fā)光波長可調(diào)。上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的缺點是需要近紅外激光器激發(fā)，檢測設備成本高；上轉(zhuǎn)換發(fā)光熒光量子產(chǎn)率低；制備小粒徑上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料還存在困難。

2基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光生化分析

Zijlmans等人在1999年首次利用上轉(zhuǎn)換熒光材料實現(xiàn)了人類前列腺組織異性抗原的檢測。2015年武漢大學袁荃課題組將核酸適配體與上轉(zhuǎn)換納米材料相結(jié)合，利用分子識別引入了一種檢測潛指紋的新方法。通過核酸適配體高效地與指紋中溶菌酶特異性結(jié)合并在近紅外光的激發(fā)下發(fā)出可見光，指紋圖像清晰呈現(xiàn)并被配有微焦鏡頭的單反相機記錄，通過分子識別的潛指紋檢測實現(xiàn)不同表面和不同人的潛指紋檢測。潛指紋中除了包含有本身的分泌物外，還包含一些外源化學物質(zhì)，如可卡因，將核酸適配體換成可卡因的適配體同樣可以實現(xiàn)潛指紋的檢測，該方法對可卡因的檢出限可達0.1g。該檢測方法有望為刑事偵查提供有力的信息。

3基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移生化分析

目前上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料用于生化多數(shù)是基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移（UC-LRET）來實現(xiàn)的。在上轉(zhuǎn)換納米材料構(gòu)建的發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移體系中，上轉(zhuǎn)換納米材料通常作為能量供體。UCNPs的反斯托克斯發(fā)射可以消除供體-受體對的共激發(fā)現(xiàn)象，排除能量受體產(chǎn)生假陽性信號的可能性。

3.1UC-LRET用于無機小分子分析

乏氧是惡性實體腫瘤的重要特征，而腫瘤組織中存在的乏氧區(qū)是導致腫瘤復發(fā)、侵襲、轉(zhuǎn)移的根本原因，同時由于乏氧腫瘤區(qū)的存在，也使得腫瘤耐化療、耐放療。2014年中國科學院上海硅酸鹽研究所施劍林課題組[3]設計和制備了一種基于稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子內(nèi)核的空腔介孔氧化硅結(jié)構(gòu)，并將商用氧氣指示劑[Ru（dpp）3]2+Cl2高效裝載于空腔結(jié)構(gòu)中，形成一種新型氧氣感應探針，提供一種穩(wěn)定性好、靈敏度高、多次循環(huán)感應的無損影像檢測技術(shù)，同時將有助于實現(xiàn)乏氧腫瘤區(qū)影像介導下的高效治療。

3.2UC-LRET用于有機小分子分析

2011年新加坡國立大學劉小剛課題組報道了一種MnO2納米片改性的NaYF4：Yb，Tm（～30nm）上轉(zhuǎn)換納米材料用于谷胱甘肽的檢測。首先作者在pH6的2-（N-嗎啉）乙磺酸緩沖溶液中，利用MES將KMnO4還原成無定型的MnO2納米片，原位生長在UCNPs表面。MnO2作為高效猝滅劑可以猝滅UCNPs上轉(zhuǎn)換發(fā)射，由此構(gòu)建了基于UC-LRET的探針。該探針的檢出限可達0.9M，并且借助上轉(zhuǎn)換顯微鏡該探針成功用于HeLa細胞胞液中GSH含量水平的監(jiān)測。

3.3UC-LRET用于生物大分子分析

2009年美國俄克拉荷馬大學毛傳斌和東北大學徐淑坤等5將人類免疫球蛋白G（IgG）固定在氨基修飾的AuNPs上，并以此為能量受體，把兔抗山羊IgG固定在氨基修飾的上轉(zhuǎn)換納米材料上作為能量供體，當加入山羊抗人IgG時，三者形成夾心復合物。在AuNPs和上轉(zhuǎn)換納米粒子之間構(gòu)成了LRET體系從而實現(xiàn)了山羊抗人IgG的檢測。方法對山羊抗人IgG檢測的線性范圍為3-60gmL-1，檢出限為0.88gmL-1。

3.4UC-LRET用于pH傳感

2012年美國賓夕法尼亞大學Vinogradov等人6將NaYF4：Yb，Er納米粒子與卟啉衍生物結(jié)合構(gòu)建了一種比率pH納米探針。在980nm近紅外激光激發(fā)下，在520和660nm處有發(fā)射光。在酸性條件下H4P2+對660nm的光有較強吸收，在堿性條件下H2P對520nm的光有較強吸收。因此通過檢測紅/綠上轉(zhuǎn)換發(fā)射的漸變可以對pH的監(jiān)測。

4UCNPs用于細胞操控

動態(tài)調(diào)控細胞與分子之間的相互作用是許多生物學和生物醫(yī)學的基礎。2014年曲曉剛課題組7提出了一種借助UCNPs實現(xiàn)單一波長的近紅外光實現(xiàn)操控細胞的粘附和脫附。在高功率密度近紅外激光照射下，UCNPs（下轉(zhuǎn)第165頁）（上接第163頁）發(fā)射紫外光，螺吡喃在紫外光作用下發(fā)生光異構(gòu)化開環(huán)形成菁類結(jié)構(gòu)，細胞表面纖連蛋白與其作用減弱細胞發(fā)生脫附。在低功率密度近紅外激光照射下，UCNPs發(fā)射可見光，螺吡喃在可見光作用下發(fā)生光異構(gòu)化閉環(huán)形成螺環(huán)結(jié)構(gòu)，細胞表面纖連蛋白與其作用較強細胞會發(fā)生粘附。

4.1UCNPs用于藥物和基因傳輸

通過利用稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒近紅外激發(fā)紫外光發(fā)射的性質(zhì)來控制包裹藥物的籠狀化合物進行藥物釋放和基因表達，避免了直接使用紫外光照射的組織穿透能力低和光毒性的缺點。2012年新加坡國立大學張勇課題組8通過包裹可光解的質(zhì)粒DNA/siRNA分子到介孔氧化硅包覆的NaYF4：Yb，Tm上轉(zhuǎn)換納米顆粒的多孔硅中，該方法不僅提高了生物相容性且增加了載藥能力。

4.2UCNPs用于光動力治療

光動力治療采用光激活化學物質(zhì)，從而產(chǎn)生單線態(tài)氧，最終導致癌細胞死亡。用于激活光敏劑的激發(fā)光通常在可見-近紅外波段，由于其穿透能力有限，所以將光敏劑包裹到上轉(zhuǎn)換納米顆粒上來提高其組織穿透能力。當納米微粒被980nm的近紅外光激發(fā)時發(fā)出可見光然后可見光激發(fā)光敏劑釋放1O2最后殺死癌細胞。

4.3UCNPs用于光熱療法光熱療法是通過激光照射（近紅外光）改變癌細胞所處的環(huán)境，將光能轉(zhuǎn)換為熱能，達到一定溫度，可以誘發(fā)細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的變性，破壞細胞膜，導致癌細胞的熱消融。2012年蘇州大學劉莊課題組9制備了NaYF4：Yb/Er@Fe3O4@Au-PEG多功能納米顆粒不僅可以用于MRI/UCL來進行成像還可以進行具有磁性的靶向光熱癌癥治。在動物實驗中，通過靜脈注射NaYF4：Yb/Er@Fe3O4@Au-PEG納米粒子到荷瘤小鼠體內(nèi)，不僅腫瘤成像信號加強而且當使用808nm近紅外光照射腫瘤時可以使腫瘤細胞熱消融。

4.4UCNPs用于多模式生物成像

發(fā)展一種具備多模式生物成像功能的探針具有誘人的應用前景，將光學、核磁共振成像、正電子發(fā)射X射線層析照相術(shù)、單光子發(fā)射計算機化斷層顯像、電腦斷層掃描等成像技術(shù)相結(jié)合，提供完整的診斷信息，可以大大加速診斷過程，降低病人接受診斷的壓力。使用核殼結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換納米粒子，可以將一系列成像模式融合在納米粒子中，有助于合成多模式生物成像探針。

5展望