纳米材料结构信息有哪些

‘壹’ 纳米材料结构

材料的基本结构单元至少有一维处于纳米尺度范围(一般在11100nm)，并由此具有某些新特性的材料（1微米=1000纳米）。
纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometermaterial)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如：熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
材料分类：
纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。

‘贰’ xrd可以得到纳米材料的哪些结构信息

太多了，简单说几个：

1. 晶体结构。依据布拉格方程不同的晶体都会产生特定的衍射峰，由此可以知道材料的晶体结构。

2. 依据峰位移动，峰位宽化与否，判断诸如掺杂，晶粒生长等问题。
   

3. 和晶体结构相关的晶胞参数。a,b,c,夹角，晶粒尺寸，晶胞体积，残余应力。

4. 利用XRD还可以进行点阵参数确定。

5. 如果是多晶样品，还可以依据峰强测得样品的相对含量。

6. 更进一步的话，如果对XRD进行结构精修，还可以获得电子云密度，键长，键角等信息。

以上

‘叁’ 纳米固体材料的纳米固体材料的结构特征

纳米晶体材料由晶态纳米颗粒压制的纳米材料，每个小晶粒(1-100纳米)中的原子排列相同，且具有长程有序结构，而晶粒间的界面则是无序态结构。
具有巨大的颗粒间界面，界面部分占总体积的百分比很大(>50%)，缺陷结构极多(>70%)。如5纳米颗粒所构成的固体每立方厘米将含1019个晶界.
原子的扩散系数要比大块材料高1014～1016倍，从而使得纳米材料具有高韧性。

‘肆’ 一维纳米材料有哪些

广义地说，所谓纳米材料，是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度（1nm——100nm）调制的各种固体超细材料，它包括零维的原子团蔟（几十个原子的聚集体）和纳米微粒；一维调制的纳米多层膜；二维调制的纳米微粒膜（涂层）；以及三维调制的纳米相材料。简单地说，是指用晶粒尺寸为纳米级的微小颗粒制成的各种材料，其纳米颗粒的大小不应超过100纳米，而通常情况下不应超过10纳米。目前，国际上将处于1—100nm纳米尺度范围内的超微颗粒及其致密的聚集体，以及由纳米微晶所构成的材料，统称为纳米材料，包括金属、非金属、有机、无机和生物等多种粉末材料。

纳米材料按其结构可以分为四类：具有原子蔟和原子束结构的称为零维纳米材料；具有纤维结构的称为一维纳米材料；具有层状结构的称为二维纳米材料；晶粒尺寸至少一个方向在几个纳米范围内的称为三维纳米材料。还有就是以上各种形式的复合材料。

‘伍’ 碳纳米材料的结构

1. 碳元素纳米材料的形成
元素周期表中的碳元素包含各种同素异形体，例如，非晶碳，石墨，金刚石，碳球，碳纳米管（CNT）和石墨烯。并且它具有SP，SP2，SP3杂交的各种电子轨道特性。此外，SP2的各向异性导致了晶体性和其他排列的引导。利用在1000℃下的H2催化下合成的三种不同结构的碳材料(碳球、竹状碳纳米管、直碳纳米管)，可通过大气压力化学气相沉积(APCVD)来改变其流量。
形成方法：
激光蒸发石墨法:该方法是在使用金属催化剂的情况下，用脉冲激光轰击石墨表面，在石墨表面[2]上制备纳米级碳材料。
等离子喷涂沉积法:将离子喷涂的钨电极(阴极)和铜电极(阳极)用水冷却。当Ar / He载气携着苯蒸汽通过等离子炬时，会在阳极上沉积含纳米碳灰材料[3]表面。
凝聚态电解生成法:采用石墨电极(电解池为阳极)，在600℃左右的温度下，氩气作为保护气，在一定的电压和电流下电解熔融的卤化物碱盐，电解生成各种形态的碳纳米材料。
石墨电弧法:石墨电弧法是在一定的环境下，利用石墨电极从阴极沉积中放电碳纳米材料的方法。
化学气相沉积法:是制备碳材料的一种广泛使用的方法，可分为催化化学气相沉积法和非催化化学气相沉积法。当含碳源的气体(或蒸汽)流过催化剂表面时，它就会被催化分解。乙烯、乙炔、苯乙烯、苯、甲苯、甲烷等通常用作碳源，它们通常是化学活性化合物，含有不饱和化学键;常用过渡金属、稀有金属或金属氧化物作为催化剂;氩气、氮气或氢气通常用作载气。非催化气相沉积不需要任何催化剂，直接在保护气氛下热分解气相含碳有机物。

‘陆’ 通过x射线衍射分析xrd可以得到纳米材料的哪些结构信息

纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础按一定规律构筑或营造的一种新体系。它包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。对纳米阵列体系的研究集中在由金属纳米微粒或半导体纳米微粒在一个绝缘的衬底上整齐排列所形成的二位体系上。而纳米微粒与介孔固体组装体系由于微粒本身的特性，以及与界面的基体耦合所产生的一些新的效应，也使其成为了研究热点，按照其中支撑体的种类可将它划分为无机介孔复合体和高分子介孔复合体两大类，按支撑体的状态又可将它划分为有序介孔复合体和无序介孔复合体。

‘柒’ 简单论述纳米结构的三大特性

纳米微粒的结构与物理特性纳米微粒的形貌HRTEM在粒子表面上观察到原子台阶，微粒内部原子排列整齐。纳米银的形貌纳米微粒具有大的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加，小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量于隧道效应等特点．从而导致纳米微粒的热，磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于正常粒子，这就使得它具有广阔应用前景．纳米微粒热学性质熔点：由于颗粒小，纳米颗粒的表面能高，比表面原子数多，表面原子最近邻配位数不全，原子活性大，体积远小于大块材料，因此纳米粒子熔化时所需增加的内能小得多，这就使得纳米微粒的熔点急剧下降。纳米微粒热学性质在773K加热呈现出明显的致密化，而晶粒仅有微小的增加，而通常大晶粒样品在1400K下烧结才能出现明显的致密化趋势,结果如右图所示。纳米微粒热学性质通常纳米晶粒的起始长大温度随粒子粒径的减小而降低，这是由于纳米粒子越小，其比表面能越高，颗粒越不稳定，通过长大而降低其表面能。如粒径分别为35nm，15nm粒子快速长大的起始温度分别为1423K，1273K和1073K。纳米微粒的磁学性质纳米微粒尺寸小到一定临界值时进人超顺磁状态，例如－Fe，Fe16nm和20nm时变成顺磁体。这时磁化率不再服从居里一外斯定律超顺磁性超顺磁性起因:在小尺寸条件下，粒子的磁各向异性能减小到与热运动能相比拟时，磁性粒子的易磁化方向就不在固定在一个方向上，而做无规律的变化，因此其磁化强度随外磁场的增强而线性增加，表现为超顺磁性。矫顽力在磁学性能中，矫顽力的大小受晶粒尺寸变化的影响最为强烈。对于大致球形的晶粒，矫顽力随晶粒尺寸的减小而增加。纳米粒子尺寸高于其超顺磁临界尺寸时通常呈现出高的矫顽力。当纳米材料的晶粒尺寸小于某一尺寸后，矫顽力随晶粒尺寸的减小急剧降低。居里温度(Curietem.)是物质磁性的重要参数，通常与交换积成正比，并与原子的构型和间距有关。为室温有效磁各向异性常数（5.810erg/(c.c)。磁化率(Magnetization)纳米微粒的磁性与它所含的总电子数的奇偶性密切相关。电子数为奇或偶数的粒子磁性有不同温度特点。电子数为奇数的粒子集合体的磁化率服从居里-外斯定律,量子尺寸效应使磁化率遵从d-3规律；而电子数为偶数的系统，k晶粒大小是影响传统金属多晶材料(晶粒尺寸在微米以上量级)力学性能的重要因素。随晶粒减小，材料的强度和硬度增大。纳米纯金属的硬度或强度是大晶粒(大于1m)金属硬度或强度的2－7倍。纳米材料可具有负的Hall－Petch关系，即随着晶粒尺寸的减小，强度降低。在较低的温度下，如室温附近，脆性的陶瓷或金属间化合物在具有纳米晶时，由于扩散相变机制而具有塑性或超塑弹性模量弹性模量是反映材料内原子、离子键合强度的重要参量。由于纳米材料中存在大量的晶界，而晶界的原子结构和排列不同于晶粒内部，且原子间间距较大，因此，纳米晶的弹性模量要受晶粒大小的影响，晶粒越细，所受的影响越大，弹性模量的下降越大。对纳米Fe、Cu和Ni等样品的测试结果显示，其弹性模量比普通多晶材料略小(小于5％)，并且随晶粒减小，弹性模量降低。纳米金属的强度纳米Pd、Cu等块体试样的硬度试验表明，纳米材料的硬度一般为同成分的粗晶材料硬度的2～7倍。由纳米Pd、Cu、Au等的拉伸试验表明，其屈服强度和断裂强度均高于同成分的粗晶金属。纳米金属的塑性在拉伸和压缩两种不同的应力状态下，纳米金属的塑性和韧性显示出不同的特点。在拉应力作用下，与同成分的粗晶金属相比，纳米金属的塑、韧性大幅下降，即使是粗晶时显示良好塑性的fcc金属，在纳米晶条件下拉伸时塑性也很低，常呈现脆性断口材料在特定条件下可产生非常大的塑性变形而不断裂的特性被称为超塑性(通常指在拉伸情况下)或超延展性(轧制条件下)。对于金属或陶瓷多晶材料，其产生条件是高温(通常高于熔点的一半)和稳定的细晶组织。材料超塑变形基本上是晶界在高温下滑移造成将晶粒尺寸从微米量级降至纳米量级，形变速率会提高几个量级，则可在较低温度下实现超塑变形。也就是说，在应变速率恒定的条件下，减小晶粒尺寸可降低超塑变形温度；当晶粒细化至纳米量级时，可能获得室温超塑性。纳米陶瓷的强度和韧性显着提高。陶瓷材料在通常情况下呈脆性，由纳米微粒压制成的纳米陶瓷材料有很好的韧性。因为纳米材料具有较大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与延展性。美国学者报道氟化钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不断裂。研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。光学性能纳米粒子的表面效应和量子尺寸效应对纳米微粒的光学特性有很大的影响，甚至使纳米微粒具有同样材质的宏观大块物体不具备的新的光学特性．粉对红外辐射有一个宽频带强吸收谱。的对紫外光几乎不吸收。（2）蓝移和红移现象(Redshiftblueshift)由不同粒径的CdS纳米微粒的吸收光谱看出，随着微粒尺寸的变小而有明显的蓝移，体相CdS的禁带宽度较窄，其吸收带在近红外区。但是CdS体相中的激子(exciton)玻尔半径较大（大于10nm），更容易达到量子限域．当其尺寸小于3nm时，吸收光谱移至可见光区。蓝移的解释一个方面是由于量子尺寸效应，即由于颗粒尺寸下降使能隙变宽（电子跃迁需要更高的能量），这就导致光吸收带移向短波方向。另一个方面是由于表面效应。由于纳米微粒颗粒小，大的表面张力使晶格发生畸变，晶格常数变小。对纳米氧化物和氮化物小粒子研究表明，第一近邻和第二近邻的距离变短。键长的缩短导致纳米微粒的键本征振动频率增大,结果使红外光吸收带移向了高波数。红移的发生粒径的减小使颗粒内部的内应力（内应力r为粒子半径，为表面张力）增加，这种内应力的增加也会导致能带结构的变化，电子波函数重叠加大，结果带隙、能级间距变窄，使其光吸收发生红移.最终的效应取决于蓝移和红移竞争的结果.纳米微粒的发光右图所示为室温下紫外光激发引起的纳米硅的发光谱。