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纳米表征与测量教研室

第一篇：纳米表征与测量教研室纳米材料与先进制造教研室1.主要研究内容通过对纳米结构维度、表面结构等的精确调控，赋予各单一纳米特性精准化；发展多级次纳米制造的新方法和新技术；实现纳米结构表面化学反应的调控；揭示纳米结构及表界面效应等对功能的调控作用。具体的研究方向包括单纳米颗粒的制备、纳米基元的多级次组装、纳米结构的催化效应、纳米材料的应用等。1)单纳米颗粒的精准制备单纳米颗粒的精准制备是纳米材料制备中最具挑战性的问题。通过调控纳米颗粒的成核及生长过程，发展尺寸、晶面、缺陷结构纳米基元制备方法，通过控制晶面和定向表面修饰等手段赋予纳米颗粒空间各向异性，挑战单分散纳米材料的合成极限；赋予单一纳米体系结构与功能的精准特性；调控粒子间的各种相互作用，实现单分散超级纳米粒子的精准可控制备。2)纳米基元的多级次组装纳米基元的多级次组装是纳米效应传递并放大至宏观体系的基础。提出并发展可控制备大尺度（尺度范围为1平方毫米至1平方厘米）多级次有序自组装体的新方法，实现纳米颗粒大范围有序可控多级次构建；阐明多级次组装体新的物理化学性质及跨尺度性能传递与协同规律，揭示构建机制；有效实现与当前微加工技术的无缝连接，实现有序组装体的规模化制备与集成，为实际应用奠定基础。3)纳米结构的催化效应纳米结构的催化效应是纳米材料的最重要的应用之一。利用纳米材料独有的结构/形貌效应、（量子）尺寸效应、表面、界面效应，改变纳米催化材料的电子结构、活性位和空间限域特性，进而调控催化剂与反应分子间的电子传递、相互作用、基元反应过渡态的结构及其相对能量变化，实现催化剂性能的根本改变。瞄准重要化工工程，力争获得重大突破，为相关产业过程的技术革命提供科学和技术支撑。4)纳米材料的制造与应用纳米材料的制造技术是纳米科技规模应用的基础。以各类通用高分子材料为基体，以无机或金属纳米材料为填充物，制造具有优良力学和热学性能、同时具有光电磁特性的各类新型功能纳米复合材料。其核心是对纳米材料表面性能及其在高分子材料基体中分散状态的精确调控，从而实现材料核心性能的大幅提高和综合性能的优化。以满足社会经济和国民生活需求为目标，实现新型材料的大规模、低成本生产。2.拟解决的重大科学问题发展精准纳米结构合成和组装新概念、新方法，实现重大应用前景的纳米结构的多级次制造。3.重大突破目标重大科学目标：建立原子水平精准制备纳米颗粒的新方法和新技术，发展单纳米颗粒尺寸、维度、晶面、缺陷、组分、表面结构等的精确控制策略，赋予单一纳米特性精准化；发展跨尺度精准组装和精准制备的新方法，实现多级次、大面积复杂结构的可控构筑，揭示纳米特性的跨尺度传递规律；利用对纳米催化剂表界面结构及电子态的精准调控，揭示多级次结构与催化性能间的构效关系，显著提高重要工业反应的催化性能；发展新型纳米材料制备与加工技术，实现新型纳米材料的规模化生产与实际应用。第二篇：多孔c、Fe纳米复合材料的制备及表征多孔C/Fe纳米复合材料的制备及表征引言活性炭具有孔隙发达、高比表面积、耐腐蚀、环境友好的特性,主要应用于气体吸附、水处理和催化载体等领域.近年来活性炭越来越多应用于一些新领域,例如储氢、超级电容、燃料电池等.但是由于活性炭由非晶碳构成,其内部结构零乱而不规则,因而电子不能够自由移动,导电性差,这限制了其在电化学、能源领域的应用.而石墨化程度高的碳(例如石墨、炭黑、碳纤维等)较非晶炭具有更完善的晶体结构,从而具有更为优良的导电性和热稳定性.因此,具有石墨化结构的多孔碳既拥有比表面积大、吸附能力强的特点,又具有优良电化学特性,受到越来越多的关注.1.1制备方法的提出与分析现阶段制备含有石墨结构的多孔碳的方法主要有三种:一是以聚合物塑料、橡胶或有机物为原料,并向其中添加一定的发泡剂再通过2200~3000超高温度烧结的方法制备;二是模板法,即利用硅胶、Al2O3、沸石等多孔材料为模板,通过气相沉积、溶胶凝胶等方法多次复合碳先驱体,随后通过酸洗、高温烧结等制备石墨多孔碳.方法三是膨胀石墨法,即以天然鳞片石墨为原料,与浓硫酸、重铬酸钾等作用后瞬间高温加热,石墨层间化合物急剧分解和气化,从而形成疏松多孔的石墨材料.这些方法能在一定尺度范围内较为有效地调控孔隙及孔径分布,但制备工艺复杂、耗时长且对设备要求高.本工作提出一种简单有效的制备含有石墨结构的多孔碳的新方法:选择合适的孔径分布的商用活性炭为原材料,通过真空浸渍工艺引入纳米铁颗粒,在较低温度下催化多孔碳使其原位自生出石墨纳米结构,从而制备出C/Fe纳米复合材料.2、实验过程1.1制备C/Fe纳米复合材料的制备过程如图1所示.实验采用活性炭粉末(ActivatedCarbon,AC)(国药沪试,AR)为原料,将其浸渍于硝酸铁盐溶液(1mol/L),先使用超声清洗仪超声振